Redes – Revisão Aulas 1,2 e 3

1. Redes – Revisão Aulas 1,2 e 3 • Professor: • Marcelo Maia

2. Quanto a abrangência (distância) • LAN (Local Area Network):de pequenas dimensões, preocupam-se com a interligação de computadores e dispositivos periféricos situados na mesma sala, edifício ou campus; • MAN (Metropolitan Area Network):de médias dimensões, tem como preocupação principal a interligação de várias redes locais, normalmente situadas na periferia ou na mesma cidade; • WAN (Wide Area Network):Este tipo de rede abrange uma grande área geográfica (cidades, países, continentes).

3. LANs – Protocolos de Acesso ao Meio • Os protocolos de acesso ao meio para redes locais são: • Com contenção; • Ordenados. • O acesso baseado em contenção não disciplina o acesso ao meio físico, com isso mais de uma estação pode ter acesso ao meio, havendo risco de colisão; • Neste tipo de acesso, o controle de contenção está sob a responsabilidade de cada computador; • Dentre os protocolos que trabalham com esta forma de acesso podemos citar: Aloha, CSMA, CSMA/CD e ReC-Ring;

4. LANs – Protocolos de Acesso ao Meio • Por outro lado, uma rede que utiliza os protocolos com acesso ordenado disciplina o acesso ao meio, com isso apenas um host pode ter acesso a rede; • Isso evita colisões. Cada método de acesso ordenado é projetado para uma determinada topologia; • Os exemplos mais conhecidos são: o polling, o slot, a inserção de retardo por passagem de permissão e por reserva.

5. LANs – Protocolos com Contenção: Aloha • Método desenvolvido na Universidade do Havaí nos anos 70; • Visando interligar um computador de grande porte (mainframe) aos seus terminais que estavam espalhados em diversas ilhas; • Se comunicavam através de uma rede de radio difusão via satélite, sendo composta de dois canais de freqüência de rádio; • Um primeiro canal transmitia as mensagens no sentido mainframe-terminais. Um segundo canal transmitia no sentido inverso;

6. LANs – Protocolos com Contenção: Aloha • Este método possui as seguintes características: • Os terminais usavam o primeiro canal somente para ouvir o meio; • O segundo canal era usado por qualquer terminal para a transmissão de quadros, independente se o mesmo (o canal) estava sendo usado ou não; • A detecção de colisão era realizada através de um temporizador no momento da transmissão da mensagem; • No caso do quadro de confirmação (ACK) não chegasse ao final do timer, uma retransmissão era solicitada; • O mainframe percebia a colisão pela análise do campo de controle do quadro (CRC).

7. LANs – Protocolos com Contenção: Slotted-Aloha • Através de melhoramentos no protocolo Aloha, surgiu o protocolo Slotted-Aloha; • Nele houve uma diminuição do tempo em que um terminal podia começar a transmitir. • Implicando em um melhor desempenho.

8. LANs – Protocolos com Contenção: Rec-Ring • O método segue as seguintes etapas: • O emissor começa a transmitir quando detecta que o anel está livre. O quadro transmitido é enviado em um único sentido; • Ao realizar uma volta completa no anel o remetente o remove. Todos os computadores sabem sua posição no anel em relação ao nó de referência; • A colisão ocorre quando um computador estiver transmitindo e chega um quadro com um índice de uma transmissão anterior; • Ao detectar a colisão, o computador suspende a transmissão e compara o índice do computador que enviou o quadro com o seu; • Se o índice não for o seu, ele aguarda até que a estação responsável retransmita; • Caso contrário ele descarta o quadro recebido retransmitindo a mensagem.

9. LANs – Protocolos com Contenção: CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) • A partir do protocolo Aloha, novas propostas surgiram como o protocolo CSMA, np-CSMA, p-CSMA, até chegar no CSMA/CD; • Esta é a melhor e mais popular implementação da abordagem CSMA; • O computador monitora o meio o tempo inteiro e só envia seu pacote caso o meio esteja livre. • Se dois ou mais computadores enviam seu pacote ao mesmo tempo ocorre então a colisão. A detecção desta colisão é realizada durante a transmissão. • Neste caso, uma mensagem de aviso é transmitida ao meio sendo a transmissão abortada; • Com isso o computador espera um tempo aleatório e retransmite o pacote.

10. LANs – Protocolos de Acesso Ordenado • São exemplos deste tipo de protocolo: Polling, Slot, Inserção de Retardo, Passagem de Permissão; LANs – Protocolos de Acesso Ordenado: Polling • Nesta técnica um host central envia periodicamente quadros aos hosts secundários solicitando se estes têm algo para transmissão; • Cada host de forma ordenada faz sua transmissão (quando necessário) após o questionamento do host central; • Quando o host secundário não tem quadros a transmitir, ele envia um quadro de status informando que está ativo mais não têm quadros a transmitir.

11. LANs – Protocolos de Acesso Ordenado: Polling • Algumas variações do método polling implementam uma tática de começar o questionamento pelo host mais distante; • Após ser questionado este passa o quadro de questionamento para seu vizinho e assim por diante até que um host tenha algo a transmitir; • Neste instante o host central volta a tomar conta do ambiente.

12. LANs – Protocolos de Acesso Ordenado: Slot • Foi desenvolvida nos anos 70 para redes com topologia em anel Segmentado. São exemplos redes Fasnet e ATM Ring; • Neste caso, o espaço de comunicação se divide em um número inteiro de pequenos segmentos conhecidos como slots; • É neles que uma mensagem pode ser armazenada. Cada slot contém um bit indicando se está cheio ou vazio. Ao querer transmitir, a estação espera por um slot vazio e o preenche com sua mensagem; • Toda estação sabe o número de slots no anel. Assim a estação pode esperar sua mensagem retornar, e retirá-la esvaziando o slot que havia preenchido.

13. LANs – Protocolos de Acesso Ordenado: Inserção de Retardo • Esta técnica emprega a inserção de um determinado tempo entre as transmissões e recepções; • Este retardo é realizado através da placa de rede, que dispõe de circuitos para transmissão e recepção; • Ocorre no chaveamento de seleção entre a recepção e transmissão. • Com isso, se a placa de rede estiver recebendo um quadro, ocorrerá um retardo na transmissão de um quadro; • Assim, é necessário que seja efetuado um chaveamento para o circuito de transmissão.

14. CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU LANs – Protocolos de Acesso Ordenado: Passagem de Transmissão • Nesta técnica, um bastão (token) fica girando na rede, a estação que deseja transmitir adquiri o token; • Somente a estação que tem a posse o token (bastão) pode transmitir naquele momento; • Ao terminar a transmissão a estação libera o token; • Os principais exemplos de protocolos de acesso que empregam este método são token-bus e token-ring.

15. Meios não Guiados • Satélite: • No Brasil é o meio não guiado mais conhecido, isso porque o governo brasileiro por muitos anos fez grandes investimentos nesta área por meio da Embratel. • Tem a vantagem de atingir um longo alcance pois se encontram a grandes distâncias da superfície terrestre (36.000 KM da terra), assim são chamados geoestacionários. • Justamente esta distância toda é sua desvantagem devido a um retardo (latência) do sinal de meio segundo para comunicação entre dois pontos quaisquer. • Na comunicação de voz esse retardo não é tão sentido quando comparamos com a sensibilidade para transmissão de dados.

16. Meios não Guiados • Microondas: • Similar a uma transmissão de rádio só que com maiores freqüências e por isso obtendo uma maior velocidade na transferência de dados • Sua transferência ocorre de forma direcionada. • Essa tecnologia tenta evitar que qualquer um possa acessar ao sinal transmitido. • Suas transferências são feitas a grandes alturas para assim evitar obstáculos.

17. Meios não Guiados • Infravermelho: • O uso da transmissão em infravermelho é muito comum em qualquer casa. • Os controles remotos utilizam a transmissão em infravermelho para efetuar uma ação como a troca de estação de rádio ou um canal de TV. • Na computação, esse tipo de transferência é utilizado em equipamentos pequenos para evitarem antenas, como palmtop, teclado, mouse... • Suas desvantagens são em relação à limitação de distância e interferências físicas (objetos sólidos entre a fonte e o destinatário).

18. Meios não Guiados • Bluetooth: • É uma tecnologia para comunicação sem fio, de baixo custo e curto alcance, cuja transmissão de dados se dá através de sinais de rádio de alta frequência. • Pode-se conectar uma variedade de dispositivos, tais como: laptops, telefones celulares, webcams, computadores, aparelhos eletrodomésticos entre muitos outros. • A ligação entre esses dispositivos é feita de forma simples sem o uso de cabos e de forma automática sem que o usuário precise se preocupar com isso.

19. Meios não Guiados • Wireless LAN: • São projetadas para atender tipicamente a ambientes corporativos, permitindo a construção de redes, compatíveis com o padrão Ethernet; • Opera com velocidades de 54 a 108 Mbps, com área de cobertura típica em torno de 90 a 100 metros por célula. • Onde Usar uma rede Sem fio? 1 – Em apartamentos e prédios, onde é inviável quebrar tal estrutura; 2 – Em empresas grandes que participam de video conferências; 3 – Ligação de Prédios etc...

20. Meios Guiados – Cabo Coaxial Cabo Coaxial Grosso • 10Base5; • Utiliza o Conector AUI; • Distância mínima de 2,5 m entre cada nó da Rede; • Alcance máximo de segmento é de 500 m. Cabo Coaxial Fino • 10Base2; • Utiliza o Conector BNC; • Distância mínima de 0,5 m entre cada nó da Rede; • Alcance máximo de segmento é de 200 m.

21. Padrão 10 Base 2 10 BASE 2 Transmissão de dados a distância de até 200m Velocidade de 10 Megabits por segundo Sinalização Banda Base

22. Redes Ethernet 10 BASE 2 • Características • Os computadores neste tipo de rede comunicam-se através de difusão (Broadcasting). • Por exemplo, quando um computador A deseja enviar uma informação para um computador B, esta será enviada para os outros computadores da rede, porém só será copiada pelo computador B e ignorada pelos demais. • Existe ainda a necessidade eventual de amplificar o sinal através do uso de repetidores.

23. Meios Guiados – Par Trançado RJ-45 Cabo Par Trançado UTP • 10BaseT e 100BaseT; • Utiliza o Conector RJ-45; • Alcance máximo de segmento é de 90 m; • Categorias: 3 até 10 Mbps, 4 até 16 Mbps e 5 até 100 Mbps. Cabo Par Trançado STP • 10BaseT e 100BaseT; • Utiliza o Conector RJ-45; • Alcance máximo de segmento é de 90 m; • Categorias: 3 até 10 Mbps, 4 até 16 Mbps e 5 até 100 Mbps.

24. 10 BASE T Velocidade de 10 Megabits por segundo Sinalização Banda Base Unshielded Twisted Pair UTP Rede Ethernet 10BASET • Possui características muito semelhantes ao modelos 10 Base 2 e 10 Base 5, exceto pelo tipo de cabeamento.

25. Redes Ethernet Fibra Ótica Características - Vantagens • Possui maior largura de banda; • Menos Atenuação; • Não sofre interferência eletromagnética; • Atinge maiores distâncias; • Têm maior custo (que vem caindo com o tempo).

26. Redes Ethernet Fibra Ótica Características • Nos equipamentos que utilizam fibra ótica, são comuns a determinação de um caminho utilizado para o envio e o outro para recebimento de mensagem; • Existem as fibras multimodo de 62.5/125 μm, onde 62.5 se refere ao núcleo do cabo e 125 ao revestimento. • A especificação 802.3 estabeleceu os seguintes padrões: • FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link) – 10 Mbps, BASEband, 1 km; • 10BASEFL - 10 Mbps, BASEband, 2 km; • 10BASEFB - 10 Mbps, BASEband, 2 km; • 10BASEFP - 10 Mbps, BASEband, 2 km;

27. Redes Ethernet Fibra Ótica Características - FOIRL • Foi o primeiro padrão de fibra definido; • Foi desenvolvido para ligação entre repetidores com até 1 km de distância; • Neste padrão, um sinal inativo é representado pela transmissão de 1MHZ entre as MAUS na ausência de tráfego de pacotes de dados; • Este sinal só pode ser transmitido entre as MAUS (Medium Attachment Unit); • No caso da não detecção da atividade de 1MHZ, o MAU entra em estado de falha de enlace impedindo que se transmita na rede;

28. Redes Ethernet Fibra Ótica Características – 10BASEFL (Fiber Link) • Foi projetado para substituir a especificação FOIRL; • Permite a ligação entre repetidores; • Permite a ligação entre repetidor e DTE; • Também possui a sinalização de 1MHZ de detecção de inatividade; • A distância entre os pontos passou para 2 km; • Uso do conector STa, específico para o cabo de fibra e para o MAU;

29. Redes Ethernet Fibra Ótica Características – 10BASEFB (Fiber Backbone) • Foi projetado como uma interface melhor de interconexão entre os enlaces de repetidores; • O MAU é essencialmente dentro do equipamento; • Usa uma sinalização de 2.5 MHz para indicar que o caminho da transmissão está livre; • A transmissão de dados entre repetidores é sincronizada utilizando este sinal de 2.5 MHz; • Foi projetado para servir como uma tecnologia de backbone; • Uso do conector STa, específico para o cabo de fibra e para o MAU; • A distância entre os pontos também chega a 2 km;

30. Redes Ethernet Fibra Ótica Características – 10BASEFP (Fiber Passive) • Foi projetado para uma abordagem de topologia estrela; • Possui um equipamento concentrador que envia o sinal recebido para todas as outras portas; • Assim, se múltiplos sinais chegam simultaneamente ao concentrador uma colisão ira ocorrer; • Pela maior complexidade exigida pelos MAUs, este padrão teve pouca aceitação pelos fabricantes;

31. Redes Fast Ethernet • Existem três especificações de LANs para redes Fast Ethernet descritas no IEEE 802.3 uS: • 100BASET4 • 100BASETX • 100BASEFX • Todas utilizam o CSMA/CD, funcionando também a 10 Mbps quando necessário; • Tornando a troca do padrão 10 para 100 menos traumática.

32. Redes Fast Ethernet - 100BASET4 • Esta especificação representa uma rede de 100 Mbps, utilizando CSMA/CD, trabalha com 4 pares com ou sem blindagem; • A diferença para a rede 10BaseT (além da velocidade) está na melhor detecção de colisão; • Para obtenção da velocidade de 100 Mbps são necessárias alterações no nível físico: • Três pares de cabos são usados na transmissão (sendo o quarto empregado para detecção de colisão); • Utiliza conectores RJ-45, simplificando as conexões de cabos a hubs e nós; • Modificação do relógio de sinalização de velocidade de 20 MHZ para 25 MHZ representando um aumento de 1,25 vezes em relação ao padrão anterior.

33. Redes Fast Ethernet - 100BASETX • Também atinge velocidades de 100 Mbps; • Utiliza CSMA/CD • Ele opera sobre 2 pares trançados (sem blindagem) da categoria 5; • Um par de fios é usado para detecção de colisão e recepção de dados e o outro para envio de dados;

34. Redes Fast Ethernet - 100BASEFX • Representa o terceiro tipo rede 100 Mbps; • Utiliza CSMA/CD • Utiliza fibra ótica padrão multimodo; • A fibra tem um caminho para transmissão e outro para recepção; • O comprimento máximo permitido é 412 metros;

35. Redes Fast Ethernet - 100BASEFX • O padrão 100BASEFX utiliza 3 tipos de conectores: • SC: foi projetado para o fácil manuseio e pode ser empurrado levemente para se efetuar a conexão; • MIC (Media Interface Connector): o conector MIC representa o conector padrão para redes locais FDDI; • ST: este conector é caracterizado por uma chave interna. A conexão é efetuada alinhando-se o conector com a chave interna, que posteriormente é fechada.

36. VLAN – Virtual Lan • É quando temos várias redes interligadas por switchs funcionando como uma só rede, assegurando além da conectividade a privacidade entre elas; • Seu grupo de trabalho é o IEEE 802.3ac.

37. Gigabit Ethernet • Opera a 1 Gbps; • Surgiu da necessidade de um backbone com maior largura de banda para se conectar aos dispositivos 100BASET; • Antes os Backbones eram implementados com as tecnologias FDDI (100 Mbps) e ATM (622 Mbps); • O problema estava principalmente na troca de formato dos quadros Ethernet para os da tecnologia FDDI e ATM; • Atualmente já existe o padrão 10 Gigabit Ethernet

38. Gigabit Ethernet • A tecnologia Gigabit Ethernet começou a ser desenvolvida em 1997 pela IEEE; • Os padrões 1000baseLX, 1000baseCX e 1000baseSX são padronizados pelo IEEE 802.3z; • O padrão 1000baseT está padronizado pelo IEEE 802.3ab. • A migração das tecnologias Ethernet e Fast Ethernet para a tecnologia Gigabit Ethernet não exige grande investimento; • Pois que as especificações técnicas são mantidas, em especial o quadro ethernet.

39. 1000BASE-T • Utiliza os mesmos cabos par-trançado categoria 5 que as redes de 100 Mbps atuais. É a tecnologia mais viável, caso a rede possua menos de 100 metros • Com a utilização de switches compatíveis a essa tecnologia, podem ser combinados nós de 10, 100 e 1000 megabits. • O Padrão 1000baseT , utiliza os quatros pares disponíveis no par trançado. • Por este motivo que ele consegue transmitir a 1000 mbps diferente das demais que utilizam somente dois pares desse cabo.

40. 1000baseCX • É o padrão inicial para Gigabit Ethernet sobre fio de cobre com alcance de até, no máximo, 25 metros. • Nela o cabeamento é feito com cabos STP (Shielded Twisted Pair ou Par Trançado Blindado). 1000BASE-SX • Utiliza fibras ópticas nas redes, e é recomendada nas redes de até 550 metros.

41. 1000BASE-LX • Esta é a tecnologia mais cara, pois é capaz de atingir até 5km utilizando-se fibras ópticas. • A tecnologia 1000baseLX utiliza com fibra do tipo monomodo. • Por este motivo que ela pode alcançar uma maior distância em comparação com o padrão 1000basesx.

42. System Area Networks - SANs • É uma rede para interconexão de computadores visando o alto desempenho; • Estas redes permitem distâncias de poucos metros entre os computadores e equipamentos; • Sua diferença em relação as LANs está no fato de sua velocidade chegar a casa dos Gbps utilizando ligações ponto a ponto.

43. Tabela Comparativa entre os padrões Ethernet