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Tecnologias de Redes

Prof. Marta Vuelma

Verso 12092009.02

Aviso

Este material no pode ser reproduzido, por completo ou em parte, sem prvia autorizao do Centro de Treinamento Tecnolgico Maxwell ou de Marta Vuelma. Todos os nomes comerciais de softwares ou produtos, bem como marcas registradas, so de uso e direitos de seus respectivos proprietrios. As referncias destes, dentro do documento a seguir, se apresentam como breves citaes de forma abstrata e genrica, com fim

educativo e didtico, sem qualquer espcie de explorao, apelo ou finalidade comercial, sendo todos os seus direitos reservados aos seus autores e proprietrios. Os autores no assumem responsabilidade sobre eventuais erros de interpretao, omisses ou danos resultantes do uso das informaes aqui descritas, por terceiros, de boa ou m f.

CTT Maxwell Centro de Treinamento Tecnolgico Tecnologias de Redes

Viso Geral do Contedo

Captulo 1 Conceitos Bsicos de Redes Dispositivos de Redes Cabeamento Topologias

Protocolos de Comunicao Roteamento Captulo 2 TCP/IP Modelo OSI / DOD Endereamento IP Protocolos e Servios

Captulo 3 Tecnologias de Redes Circuitos de Comunicao xDSL

PLC Frame Relay STM e ATM SDH e PDH

MPLS Captulo 4 Mobilidade Wireless Telefonia Celular Acesso 3G

WiFi e WiMax Bluetooth Equipamentos Wireless

Captulo 5 Integrao de Voz e Dados Rede e Consumo de Banda Custos Atuais e Futuros

Uso Empresarial e Domstico Voz e Vdeo Tecnologias Captulo 6 Certificaes de Redes Cabeamento estruturado Equipamentos e Fabricantes Normatizao Projetos de Mapa da Rede


Captulo 7 Segurana e Gerenciamento Ambiente Seguro

Poltica de Segurana Mtodos de Ataque Monitoramento de Sistemas Ferramentas de Gerenciamento

Captulo 8 VPN Estrutura de Rede Conceitos de Acesso Remoto

Criptografia e segurana Certificao Digital Rede Privada Virtual


Introduo

Atualmente praticamente impossvel no pensar em redes quando o assunto informtica. Basta lembrar que a maioria das pessoas adquire computadores pensando em se conectar na maior das redes existente: a Internet.

As redes de computadores surgiram da necessidade da troca de informaes, onde possvel ter acesso a um dado que est fisicamente localizado distante de

voc. Um bom exemplo disso o caixa eletrnico de um banco. Em qualquer lugar que voc esteja pode acessar os dados referentes sua conta corrente. Essa tecnologia relativamente nova. Elas existem desde a poca dos primeiros computadores, antes dos primeiros PCs existirem. Entretanto, novas padronizaes e

tecnologias permitiram que computadores pudessem se comunicar melhor a um preo menor.

Em poucas dcadas, a indstria de redes de computadores fez progressos considerveis. A evoluo das redes levou consigo a tecnologia telefnica, projetos de hardware e desenvolvimento de softwares e at mesmo a sociologia dos grupos de trabalho. As redes sem fios, redes locais de alta velocidade e redes mundiais mais

lentas, ligam o computador porttil ao centro comercial. As redes modernas misturam palavras manuscritas e digitadas, voz e som, grficos e conferncias de vdeo no mesmo cabo. As redes tornam possvel s organizaes o abandono da estrutura de gerenciamento top-down, isto , onde muitas informaes eram retidas

no topo, e a mudana para uma estrutura mais gil e horizontal com informaes compartilhadas.

A popularizao de tantas e to diversas tecnologias torna obrigatrio aos gestores e administradores de rede conhecer o estado da arte da tecnologia para permitir s suas organizaes o emprego adequado e satisfatrio da tecnologia, tanto tcnica como economicamente. Este o objetivo deste curso.


Captulo 1 Conceitos bsicos de Redes

Classificao das redes

As redes podem ser classificadas quanto :

Tamanho e distribuio geogrfica: LAN, MAN e WAN;

Tipo de conexo fsica e organizao dos equipamentos: barramento, estrela e anel;

Funo e recursos disponibilizados: cliente-servidor, ponto-a-ponto, intranet, extranet, internet.

Quanto distribuio geogrfica:

LAN Local Area Network - Rede de rea local

Redes locais (LANs) so basicamente um grupo de computadores interconectados e opcionalmente conectados a um servidor em um local geograficamente limitado.

Os usurios executam tarefas a partir de seus computadores. Entre as tarefas podemos destacar os bancos de dados, planilhas e editores de texto, e-mail e

navegao. Normalmente temos um grupo destes usurios executando uma operao no servidor.

Os mdulos mais importantes de uma rede local so:

Servidores

Estaes de trabalho

Recursos compartilhados

Infra-estrutura

MAN Metropolitan Area Network

Uma rede metropolitana abrange uma cidade ou alguns bairros de uma cidade. O exemplo mais comum de uma MAN a rede de televiso a cabo disponvel em muitas cidades. Recentemente, as MANs vem crescendo em importncia devido s novas tecnologias de Internet que objetivam abranger cidades inteiras com tecnologias sem fio. Falaremos desse assunto mais adiante.

WAN Wide Area Network

Uma WAN compreende a interligao de computadores geograficamente

distantes que normalmente abrangem cidades, estados ou pases. As WANs utilizam linhas de transmisso oferecidas por empresas de telecomunicaes e suas concessionrias.


A necessidade de transmisso de dados entre computadores surgiu com os mainframes, bem antes do aparecimento dos PCs. Com os PCs houve um aumento

da demanda por transmisso de dados a longa distncia. Isto levou ao surgimento de diversos servios de transmisso de dados (RENPAC, TRANSDATA, MINASPAC). Os servios so geralmente de aluguel de linhas privadas (Leased lines) ou discadas (Switched) permitindo a utilizao de diversos protocolos tais como PPP/TCP-IP, etc.

As redes WAN esto passando por uma evoluo muito grande com a

aplicao de novas tecnologias de telecomunicaes como a utilizao de fibra tica. A velocidade passa a ser determinada pelos equipamentos que processam as informaes (Clientes/Servidores) e no do meio fsico visto que a evoluo deste muito grande atualmente.

A conexo entre os equipamentos de WANs privadas geralmente e feita atravs de links dedicados de comunicao com velocidades que variam de acordo com a necessidade de trfego da rede.

Com o crescimento exponencial da capacidade da Internet, muitas tecnologias surgiram para permitir o uso da infra-estrutura pblica da Internet para permitir a conexo de empresas ou pessoas sem que estas precisem dispor de caros recursos de comunicao.

Parmetros de Comparao

A escolha de um tipo particular de rede para suporte a um dado conjunto de

aplicaes uma tarefa difcil. Cada arquitetura possui certas caractersticas que afetam sua adequao a uma aplicao em particular. Muitos atributos entram em jogo para anlise de uma soluo de rede. Dentre estes, podemos destacar:

Custo: O custo de uma rede dividido entre o custo das estaes de processamento (computadores, servidores, etc.), o custo com o meio de comunicao e o custo com as interfaces com o meio de comunicao.

Retardo de transferncia: a soma dos retardos de acesso e de transmisso.

O primeiro o tempo transcorrido entre a gerao de uma mensagem e o momento em que o dispositivo obtm acesso ao meio de transmisso. O segundo o tempo que a mensagem utiliza para sair do ponto de origem e chegar ao ponto de destino.


Desempenho: a capacidade de transmisso da rede como um todo.

Confiabilidade: avaliada em termos de tempo mdio entre falhas (MTBF Medium Time Between Failures), tolerncia a falhas, degradao amena, tempo de

reconfigurao aps falhas e tempo mdio de reparo (MTTR Medium Time to Repair)

Modularidade: caracterizada como o grau de alterao que uma rede pode sofrer sem mudar seu projeto inicial. Os trs maiores benefcios de uma arquitetura modular so a facilidade para modificao, a facilidade para crescimento e a facilidade para uso de um conjunto de componentes bsicos.

Compatibilidade ou interoperabilidade: a capacidade que um sistema (rede)

possui para se interligar a outras redes, quer em nvel fsico ou atravs de softwares ou protocolos.

Sensibilidade tecnolgica: Uma rede deve ter a capacidade de suportar todas as aplicaes para as quais foi destinada mais aquelas que o futuro possa requerer, sem alteraes significativas em sua estrutura.

Topologias de Rede

Topologias definem as formas como as estaes estaro interligadas fisicamente.

Estrela

As estaes so ligadas a um componente central e todos os dados que circulam pela rede passam pelo n principal; se este falhar a rede ficar inoperante.

O desempenho de uma rede estrela depende diretamente do n central. O equipamento utilizado atualmente para esta funo conhecido como switch. Falaremos desse assunto mais adiante.


Anel

As estaes so ligadas em srie, formando uma malha fechada. Cada estao recebe o quadro de dados que circula na rede verificando o seu destinatrio; o

quadro pode ento ser recebido e retirado de circulao ou passado a diante para a prxima estao. Esta topologia apresenta confiabilidade e desempenho maiores que a topologia estrela. Em contrapartida, a complexidade operacional significativamente maior. A topologia em anel caiu em desuso em funo dos caros

componentes da infra-estrutura e das tecnologias proprietrias que eram empregadas.

Barramento

Numa rede organizada em barramento, todas as estaes compartilham o mesmo meio de transmisso, uma organizao semelhante ao de energia eltrica de uma residncia: existe um cabeamento bsico e tomadas para a conexo de

equipamentos de variados tipos. Uma falha em qualquer dispositivo do barramento afeta o funcionamento de todo o barramento.

Apresentamos a seguir um resumo das trs topologias de rede apresentadas.


Topologia Estrela

. mais tolerante a falhas

. Fcil de instalar usurios

. Monitoramento centralizado

. Custo de instalao maior porque recebe mais cabos.

Topologia Anel (Token Ring)

. Razoavelmente fcil de instalar.

. Requer menos cabos

. Desempenho uniforme

. Se uma estao para todas param. . Os problemas so difceis de isolar.

Topologia barramento

. Simples e fcil de instalar

. Requer menos cabos

. Fcil de entender

. A rede fica mais lenta em perodos de uso intenso. . Os problemas so difceis de isolar.

Tipos de Rede

Do ponto de vista da maneira como os dados so compartilhados, existem

dois tipos bsicos de rede: ponto-a-ponto e cliente-servidor. O primeiro tipo usado em redes pequenas, enquanto o segundo tipo pode ser usado em redes pequenas, mas mais apropriado para redes mdias ou grandes. Esta classificao no depende da estrutura fsica utilizada, mas sim da maneira como ela est configurada em termos de software.

Caractersticas das redes ponto-a-ponto

Usadas em redes pequenas (normalmente at 10 micros);

Baixo custo;

Fcil implementao;

Baixa segurana;

Sistema simples de cabeamento;

Todos os micros funcionam tanto conectados a rede como desconectados dela;

Normalmente os micros esto instalados em um mesmo ambiente de trabalho;

No existe a figura do administrador da rede;

No existem micros servidores, cada micro age como um servidor;

Este tipo de rede tem problemas para crescer de tamanho.

Caractersticas das redes cliente-servidor

Usadas normalmente em redes grandes ou redes pequenas que precisem de alta segurana;

Custo maior que o de redes ponto-a-ponto;


Melhor desempenho do que redes ponto-a-ponto;

Implementao necessita de mo-de-obra especializada;

Alta segurana;

A manuteno e configurao da rede so feitas de maneira centralizada;

Existncia de equipamentos servidores que provm servios para os demais equipamentos da rede;

Possibilidade de uso de aplicaes cliente-servidor, como banco de dados, por exemplo.

Cabeamento

O objetivo de um meio fsico transmitir um fluxo bruto de bits de uma mquina para outra. Vrios meios fsicos podem ser usados para realizar a transmisso. Cada um tem seu prprio nicho em termos de largura de banda, retardo, custo e facilidade de instalao e manuteno. Os meios fsicos so

classificados como: meios guiados como fios de cobre (par tranado) e fibras ticas, e meios no guiados como ondas de rdio e infravermelho, que so transmitidos pelo ar.

Par tranado

O meio de transmisso mais antigo e mais comum o par tranado. Este tipo de cabo consiste de um a quatro pares de fios de cobre encapados que, em geral, tem 1 mm de espessura. Os fios so enrolados de forma helicoidal assim como uma

molcula de DNA. O tranado dos fios feito porque 2 fios paralelos formam uma antena simples. Quando os fios so tranados, as ondas de diferentes partes dos fios se cancelam, o que significa menor interferncia.

A aplicao mais comum do par tranado foi o sistema telefnico (Categoria 3 fig. a). Em 1988, foram lanados os pares tranados da categoria 5, mais avanados. Eles eram parecidos com os pares da categoria 3, mas tinham mais

voltas por centmetro (fig. b), o que resultou em menor incidncia de linhas cruzadas e em um sinal de melhor qualidade nas transmisses de longa distncia; isso os tornou ideais para a comunicao de computadores de alta velocidade. Hoje j foram lanadas as categorias 6 e 7, capazes de tratar sinais com largura de banda de 250

MHz e 600 MHz, respectivamente (em comparao com apenas 16 MHz e 100 MHz para as categorias 3 e 5, respectivamente). Devido ao baixo custo deste tipo de cabo, ele representa hoje a esmagadora maioria dos sistemas de cabeamento das redes atuais.


Os pares tranados podem ser usados na transmisso de sinais analgicos ou digitais. A largura de banda depende da espessura e da distncia percorrida.

UTP Unshielded Twisted Pair

Blindado (STP)

Resumo das caractersticas do cabo par tranado:

Custo. O custo dos UTPs extremamente baixo comparado a outras mdias de transmisso. Eles continuam a ser produzidos em massa para

as telecomunicaes e se tornaram uma mdia popular para as redes de computadores.

Facilidade de Instalao. O equipamento de instalao UTP tambm barato, fcil de usar e amplamente disponvel. As tcnicas de instalao so to simples que o cabo pode ser instalado de modo adequado com


muito pouco treinamento. Podem ser facilmente manejados e reconfigurados.

Capacidade. Os UTPs podem suportar taxas de transferncias de dados

de 1 a 10000 Mbps (10 Gb) em distncias de at 100 m. 100 Mbps a taxa mais utilizada atualmente.

Atenuao. Todos os fios de cobre sofrem uma atenuao rpida quando usados como um meio de comunicao. Os UTPs no fogem

regra. A tecnologia atual restringe a faixa real de UTP em centenas de metros.

Imunidade contra interferncia eletromagntica. muito sensvel interferncia. Embora as tranas reduzam bastante a diafonia, existe alguma interferncia entre os pares de fios. Alm disso, os sinais nos

pares so facilmente influenciados por emissores externos de ondas eletromagnticas (como motores eltricos).

Categoria

Os cabos UTP foram padronizados pelas normas da EIA/TIA-568-B e so divididos em 8 categorias, levando em conta o nvel de segurana e a bitola do fio, onde os nmeros maiores indicam fios com dimetros menores, veja abaixo um resumo simplificado dos cabos UTP.

CAT1: Consiste em um cabo blindado com dois pares tranados

compostos por fios 26 AWG. So utilizados por equipamentos de telecomunicao e rdio. Foi usado nas primeiras redes Token-ring, mas no aconselhvel para uma rede par tranado.

CAT2: formado por pares de fios blindados (para voz) e pares de fios no blindados (para dados). Tambm foi projetado para antigas redes token ring e ARCNET chegando velocidade de 4 Mbps.

CAT3: um cabo no blindado (UTP) usado para dados de at 10Mbits

com a capacidade de banda de at 16 MHz. Foi muito usado nas redes Ethernet criadas nos anos noventa (10BASET). Ele ainda pode ser usado para VOIP, rede de telefonia e redes de comunicao 10BASET e 100BASET4.

CAT4: um cabo par tranado no blindado (UTP) que pode ser

utilizado para transmitir dados a uma freqncia de at 20 MHz e dados a 20 Mbps. Foi usado em redes que podem atuar com taxa de transmisso de at 20Mbps como token ring, 10BASET e 100BASET4. No mais utilizado, pois foi substitudo pelos cabos CAT5 e CAT5e.

CAT5: usado em redes Fast Ethernet em freqncias de at 100 MHz com uma taxa de 100 Mbps.

CAT5e: uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para freqncias at 125 MHz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova reviso da norma EIA/TIA-568-B.


CAT6: definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 possui bitola 24

AWG e banda passante de at 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1.000 Mbps.

CAT 6a: uma melhoria dos cabos CAT6. O a de CAT6a significa augmented (ampliado). Os cabos dessa categoria suportam at 500 MHz e podem ter at 55 metros no caso da rede ser de 10.000 Mbps,

caso contrario podem ter at 100 metros. Para que os cabos CAT 6a sofressem menos interferncias os pares de fios so separados uns dos outros, o que aumentou o seu tamanho e os tornou menos flexveis. Essa categoria de cabos tem os seus conectores especficos que ajudam a evitar interferncias.

CAT7: foi criado para permitir a estruturao de redes 10 gigabit Ethernet

de 100m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6).

Coaxial

O cabo coaxial (geralmente chamado de coax) feito de dois condutores que compartilham um eixo comum. Normalmente, o centro do cabo um fio de cobre slido relativamente rgido ou fio torcido envolvido por espuma plstica

isolante. A espuma envolvida pelo segundo condutor, um tubo de malha de fios (alguns contm uma capa de lmina condutora), que funciona como uma proteo contra Interferncia eletromagntica. Um tubo plstico isolante e rgido forma a cobertura do cabo.

Vrios dos padres de cabo coaxial foram de uso comum em redes de computadores. O tipo mais usado foi o RG-58 de 50 ohms, usado em especificaes

de Ethernet fino. O cabo coaxial era freqentemente instalado de dispositivo a dispositivo. Em cada localizao de usurio, um conector ligado para fornecer uma interface com o computador. A interface pode ser ligada cortando-se o cabo e instalando um conector em forma de T em ambas as extremidades. Alm disso,

necessrio o uso de terminadores nas extremidades finais do cabo, que reduzem as propagaes de sinais (casamento de impedncia).


Caractersticas do cabo coaxial:

Custo. relativamente baixo (se compara aos UTPs de categoria 5), porm a conectorizao mais cara.

Facilidade de instalao. A instalao inicial do cabo coaxial

relativamente simples. Contudo, as tcnicas de instalao sempre utilizam um nico cabo, o que pode dificultar o manejo e a reconfigurao (h necessidade de paralisao total ou parcial da rede).

Capacidade. Suportam taxas de transferncia de dados entre cabos de

pares tranados e de fibra ptica, embora atualmente a taxa de dados normal seja de 10 Mbps.

Atenuao. O cabo coaxial sofre grande atenuao, porm a uma taxa bem inferior a ambas as variedades de pares tranados.

Imunidade contra Interferncia Eletromagntica. Embora o fio de cobre geralmente resista pouco interferncia, a proteo fornecida pela malha coaxial reduz bastante os seus efeitos.

Fibra tica

O cabo de fibra ptica feito de um vidro condutor de luz ou ncleo plstico revestido por mais vidro, chamado de revestimento, e um revestimento exterior rgido. O ncleo central fornece o caminho da luz ou guia de onda ao passo que o revestimento composto de diferentes camadas de vidro refletor. O revestimento de


vidro projetado para refratar a luz de volta para o ncleo. Cada fio do ncleo e do revestimento coberto por um invlucro rgido ou flexvel.

Os cabos de fibra ptica podem ser compostos por um nico fio revestido, mas geralmente vrios fios so agrupados em feixe no centro de um cabo.

As fibras podem ser multimodo ou monomodo. A fibra monomodo foi otimizada para permitir apenas um caminho de luz, ao passo que a fibra multimodo permite vrios caminhos. As caractersticas fsicas das camadas das fibras multimodo controlam a velocidade de vrios modos. Ao concentrar a luz em diferentes taxas, as partes do sinal chegam simultaneamente e so interpretadas como um nico pulso pelo receptor.

A fibra monomodo apresenta uma capacidade maior, porm custa mais do que a fibra multimodo.

Os tipos mais comuns de cabos de fibra incluem:

Monomodo com ncleo de 8,3 micra / revestimento de 125 micra;

Multimodo com ncleo de 62,5 micra / revestimento de 125 micra.

Uma instalao comum de LAN de cabo de fibra ptica comea em um dispositivo do usurio que contenha duas interfaces pticas (entrada e sada). A interface conectada diretamente a cabos de fibra, que terminam com conectores bicnicos ou outros conectores mecnicos.

Vrios tamanhos de cabo de fibra ptica, quando necessrio, so unidos

usando-se fuso eltrica, um processo epoxi-qumico, ou conectores mecnicos. As extremidades opostas dos cabos so ligadas a um centro de conexo ou a um dos dispositivos de conectividade e, normalmente, a um dispositivo de usurio.

Os dispositivos de interface ptica convertem sinais de computadores em pulsos de luz. Os pulsos de luz so gerados por diodo emissor de luz (LED) em fibras multimodo ou diodos injetores de laser (ILDs) em fibras monomodo. Eles so reconvertidos em sinais eltricos por fotodiodos.

Custo. So relativamente caros em comparao ao fio de cobre, mas esses custos esto caindo rapidamente.

Facilidade de Instalao. A natureza dos cabos de fibra ptica acarreta problemas de instalao. Toda juno, unio ou conexo de fibra deve

ser feita com o maior cuidado para garantir que o caminho de luz esteja desobstrudo. O instalador tambm deve ser cuidadoso para no esticar ou dobrar demais as fibras.

Capacidade. Suportam bandas passantes muito altas, pois so limitadas pelas propriedades de fton de alta freqncia de luz e no pelas

propriedades de baixa freqncia dos sistemas eltricos. As tecnologias atuais permitem taxas de dados de 100 Mbps at mais de 2,5 Gbps (em distncias de 2 a 25 Km). As instalaes mais comuns de LAN compem-se de fibra multimodo de vidro e LEDs de comprimento de


onda de 850 nm. Essa configurao pode sustentar uma taxa de transmisso de 100 Mbps a distncias de at 2 Km.

Atenuao. Apresentam taxa de atenuao extremamente baixa

(atenua muito menos que qualquer meio de transmisso de fio de cobre).

Imunidade contra Interferncia Eletromagntica. So imunes interferncia e quebra de sigilo. Alm disso, no necessitam de

aterramentos eltricos, pois no sofrem mudanas potenciais com o aterramento eltrico e no produzem fascas. Essas caractersticas tornam a fibra ideal para ambientes perigosos, de alta voltagem ou sensveis quebra de sigilo.

Mdias sem fio

A mdia sem cabo transmite e recebe sinais eletromagnticos sem um condutor eltrico ou ptico. Tecnicamente, a atmosfera da Terra fornece o caminho fsico para dados na maioria das transferncias sem cabo. No entanto, devido ao uso

de vrias formas de ondas eletromagnticas para carregar sinais, as ondas EM so normalmente chamadas de mdia. Os principais tipos de mdia sem cabo so:

Onda de rdio;

Microonda;

Luz infravermelha

Wireless. IEEE 802.11b, 802.11g e 802.11n

Estes padres sero apresentados mais adiante neste material.


Dispositivos de rede

Placas de Rede

A placa de rede o hardware que permite aos micros conversarem entre si

atravs da rede. Sua funo controlar todo o envio e recebimento de dados atravs da rede. Cada arquitetura de rede exige um tipo especfico de placa de rede. Voc jamais poder usar uma placa de rede Token Ring em uma rede Ethernet, pois ela simplesmente no conseguir comunicar-se com as demais.

Alm da arquitetura usada, as placas de rede venda no mercado diferenciam-se tambm pela taxa de transmisso, funes de gerenciamento e

redundncia. Quanto taxa de transmisso, temos placas Ethernet de 10 Mbps, 100 Mbps e 1 Gbps. Como vimos no trecho anterior, devemos utilizar cabos adequados velocidade da placa de rede. Usando placas Ethernet de 10 Mbps, por exemplo, devemos utilizar cabos de par tranado de categoria 5. Usando uma placa de 100

Mbps o requisito mnimo em nvel de cabeamento so cabos de par tranado nvel 5e.

Em nvel de recursos do sistema, todas as placas de rede so parecidas: precisam de um endereo de IRQ, um canal de DMA e um endereo de I/O. Bastando configurar os recursos corretamente.

O canal de IRQ necessrio para que a placa de rede possa chamar o processador quando tiver dados a entregar. O canal de DMA usado para transferir

os dados diretamente memria, diminuindo a carga sobre o processador. Finalmente, o endereo de I/O informa ao sistema onde esto as informaes que devem ser movidas. Ao contrrio dos endereos de IRQ e DMA que so escassos, existem muitos endereos de I/O e por isso a possibilidade de conflitos bem menor, especialmente no caso de placas PnP. De qualquer forma, mudar o endereo

de I/O usado pela placa de rede (isso pode ser feito atravs do gerenciador de dispositivos do Windows) uma coisa a ser tentada caso a placa de rede misteriosamente no funcione, mesmo no havendo conflitos de IRQ e DMA.

Todas as placas de rede atuais so PnP, tendo seus endereos configurados automaticamente pelo sistema. Placas mais antigas por sua vez, trazem jumpers ou

DIP switches que permitem configurar os endereos a serem usados pela placa. Existem tambm casos de placas de rede de legado que so configurveis via


software, sendo sua configurao feita atravs de um programa fornecido junto com a placa.

Para que as placas possam se encontrar dentro da rede, cada placa possui tambm um endereo de n ou endereo fsico. Este endereo de 48 bits nico e estabelecido durante o processo de fabricao da placa, sendo inaltervel. O endereo fsico relacionado com o endereo lgico do micro na rede. Se por exemplo na sua rede existe um outro micro chamado Micro 2, e o Micro 1 precisa transmitir dados para ele, o sistema operacional de rede ordenar placa de rede que transmita os dados ao Micro 2, porm, a placa usar o endereo de n e no o endereo lgico Micro 2 como endereo. Os dados trafegaro atravs da rede e sero acessveis a todos os micros, porm, apenas a placa do Micro 2 ler os dados, pois apenas ela ter o endereo de n indicado no pacote.

Hubs (Concentradores/Repetidores)

Numa rede com topologia de estrela, o Hub funciona como a pea central, que

recebe os sinais transmitidos pelas estaes e os retransmite para todas as demais. Existem dois tipos de hubs, os hubs passivos e os hubs ativos.

Os hubs passivos limitam-se a funcionar como um espelho, refletindo os sinais recebidos para todas as estaes a ele conectadas. Como ele apenas distribui o sinal, sem fazer qualquer tipo de amplificao, o comprimento total dos dois trechos de


cabo entre um micro e outro, passando pelo hub, no pode exceder os 100 metros permitidos pelos cabos de par tranado.

Um Hub ativo por sua vez, alm de distribuir o sinal, serve como um

repetidor, reconstituindo o sinal enfraquecido e retransmitindo-o. Enquanto usando um Hub passivo o sinal pode trafegar apenas 100 metros somados os dois trechos de cabos entre as estaes, usando um hub ativo o sinal pode trafegar por 100 metros at o hub, e aps ser retransmitido por ele trafegar mais 100 metros completos.

Hubs Inteligentes

Alm dos hubs comuns, que apenas distribuem os sinais da rede para os

demais micros conectados a ele, existe uma categoria especial de hubs, chamados de smart hubs, ou hubs inteligentes. Este tipo de hub incorpora um processador e softwares de diagnstico, sendo capaz de detectar e se preciso desconectar da rede estaes com problemas, evitando que uma estao com problemas prejudique o

trfego ou mesmo derrube a rede inteira; detectar pontos de congestionamento na rede, fazendo o possvel para normalizar o trfego; detectar e impedir tentativas de invaso ou acesso no autorizado rede e outros problemas em potencial entre outras funes, que variam de acordo com a sofisticao do Hub. O SuperStak II da 3Com, por exemplo, traz um software que baseado em informaes recebidas do

hub, mostra um grfico da rede, mostrando as estaes que esto ou no funcionando, pontos de trfego intenso etc.

Switches

Um Hub simplesmente retransmite todos os dados que chegam para todas as estaes conectadas a ele, como um espelho. Isso faz com que o barramento de dados disponvel seja compartilhado entre todas as estaes e que apenas uma possa transmitir de cada vez.

Um switch tambm pode ser usado para interligar vrios hubs, ou mesmo

para interligar diretamente as estaes, substituindo o hub. Mas, o switch mais esperto, pois ao invs de simplesmente encaminhar os pacotes para todas as estaes, encaminha apenas para o destinatrio correto. Isto traz uma vantagem considervel em termos de desempenho para redes congestionadas, alm de

permitir que, em casos de redes, onde so misturadas placas 10/100 e 10/100/1000, as comunicaes possam ser feitas na velocidade das placas envolvidas. Ou seja, quando duas placas 10/100 trocarem dados, a comunicao ser feita a 100 megabits. Quando uma das placas de 10 megabits estiver envolvida, ser feita a 10 megabits. Os switches mais baratos, destinados a substituir os hubs so tambm chamados de hub-switches.

De maneira geral a funo do switch muito parecida com a de um bridge, com a exceo que um switch tem mais portas e um melhor desempenho. Usando bridges ou switches todos os segmentos interligados continuam fazendo parte da mesma rede. As vantagens so a melhora no desempenho e a possibilidade de

adicionar mais ns do que seria possvel unindo os hubs diretamente. O avano na tecnologia dos switches permitiu o surgimento de equipamentos muito avanados


que permitem no s otimizar o trfego de rede, permitindo que as estaes se comuniquem na melhor velocidade possvel, como tambm acrescentou poderosos recursos de gerenciamento (no caso dos switches gerenciveis).

Atualmente, com um investimento inicial muito baixo, possvel incluir em um projeto switches com capacidade de gerenciamento de trfego, limitao de banda por porta, VLANs, segurana e funes de roteamento. Os recursos disponveis variam de acordo com o equipamento que se pretende adquirir.

Roteadores

Os roteadores operam na camada de rede do modelo OSI. Sua funo

examinar o endereo de cada mensagem e decidir de que lado da ponte est o destinatrio. Se a mensagem no precisar ser transportada pela ponte e, por algum motivo, venha a criar trfego na rede estendida, o roteador no ir envi-la. Os

roteadores podem traduzir sinais enviados por vrios cabos e esquemas de sinalizao. Por exemplo, um roteador pode receber suas mensagens atravs da Ethernet e coloc-las em uma rede com comutao de pacotes operando atravs de modems conectados a linhas telefnicas privativas de alta velocidade.


Pontes/Bridges

As pontes so dispositivos que trabalham na camada de enlace do modelo

OSI. Permitem executar as mesmas funes de um hub com a grande vantagem de permitir separar o trfego das redes.


Captulo 2 TCP/IP

Introduo

Da experincia obtida no projeto de redes, vrios princpios surgiram, possibilitando que novos projetos fossem desenvolvidos de uma forma mais estruturada. Dentre esses princpios se destaca a idia de estruturar a rede como um

conjunto de camadas hierrquicas, cada uma sendo construda utilizando as funes e servios oferecidos pelas camadas inferiores.

Cada camada ou nvel deve ser pensada como um programa ou processo, implementado por hardware ou software, que se comunica com o processo correspondente na outra mquina. As regras que governam a conversao de um nvel N qualquer so chamadas de protocolo de nvel N.

O projeto de protocolos em nveis a maneira mais eficiente de se estruturar

uma rede. Uma vez definida claramente a interface entre os diversos nveis, uma alterao na implementao de um nvel pode ser realizada sem causar impacto na estrutura global.

O modelo OSI da ISO

A ISO (International Organization for Standardization) uma organizao internacional fundada em 1946 que tem por objetivo a elaborao de padres internacionais. Os membros das ISO so os rgos de padronizao dos 89 pases membros. O representante do Brasil na ISO a ABNT.


Conforme est descrito no documento da ISO, o objetivo do padro internacional 7498, denominado Open Systems Interconnection Reference Model

(RM-OSI) fornecer uma base comum que permita o desenvolvimento coordenado de padres para interconexo de sistemas.

Deve ser ressaltado que o RM-OSI, por si s, no define a arquitetura de uma rede. Isso acontece porque ele no especifica com o exatido os servios e protocolos de cada camada. Ele simplesmente diz o que cada camada deve fazer. Entretanto, a ISO continua produzindo documentos que definem com preciso os servios e protocolos de cada uma das camadas do RM-OSI. Esses documentos so publicados como padres internacionais distintos.

O nvel fsico (ou camada fsica) fornece as caractersticas mecnicas,

eltricas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar conexes fsicas para a transmisso de bits. A funo do nvel fsico permitir o envio de uma de bits pela rede sem se preocupar com o seu significado ou com a forma com que eles esto agrupados.

O nvel de enlace de dados (ou camada de enlace de dados) detecta e opcionalmente corrige erros que tenham ocorrido no fsico. Para tanto, divide as

cadeias de bits em quadros, cada uma contendo alguma forma de redundncia para correo de erros. responsvel tambm pelo controle de fluxo, no permitindo que o emissor envie mais dados do que o receptor possa suportar.

O nvel de rede informa ao nvel de transporte dados sobre chaveamento e roteamento de conexes de rede. Os servios fornecidos so a formao do datagrama e o estabelecimento do circuito virtual. A unidade de dados no nvel 3 o pacote.


O nvel de transporte garante a conexo fim-a-fim confivel para a efetiva chegada dos pacotes ao destino. Isola os nveis superiores das transmisses de rede

alm de realizar a multiplexao e splitting, controle de flkuso, deteco e recuperao de erros fim-a-fim e segmentao e blocagem das mensagens.

O nvel de sesso fornece mecanismos que permitem estruturar os circuitos oferecidos pelo nvel de transporte. o responsvel pelo gerenciamento de token, controle de dilogo e gerenciamento de atividades.

O nvel de apresentao realiza as transformaes necessrias nos dados antes do seu envio ao nvel de sesso. Realiza atividades de compresso de dados,

criptografia e converso de padres de terminais e arquivos para padres de rede e vice-versa. O nvel de rede deve conhecer a sintaxe do sistema local e do sistema de transferncia.

O nvel de aplicao fornece meios para os processos utilizarem o ambiente de comunicao OSI. Executa as funes de gerenciamento de mecanismos genricos que servem construo de aplicaes distribudas.

O Modelo TCP/IP

A arquitetura TCP/IP um dos modelos de software de rede mais populares da atualidade. Deve-se observar que o termo consagrado TCP/IP refere-se a apenas

2 protocolos de uma ampla famlia de protocolos. Um nome mais apropriado para o software de rede baseado nos protocolos TCP/IP seria conjunto de protocolos internet (Internet Protocol Suite). Esses protocolos no so proprietrios e constituem a base para construo da rede mundial Internet, o que motivou sua adoo tambm em redes locais e redes corporativas.

Algumas caractersticas importantes do TCP/IP que devem receber ateno especial: endereamento lgico, roteamento, servio de nome, verificao de erro e controle de fluxo, suporte a aplicaes.

Endereamento lgico

Um adaptador de rede possui um endereo fsico exclusivo e permanente desde a fbrica. Em uma rede local, protocolos de baixo nvel, conscientes do hardware, fornecem dados pela placa fsica usando o endereo fsico do adaptador.

Existem muitos tipos de redes e cada uma possui um meio diferente de entregar dados. Nas redes Ethernet, por exemplo, um computador envia mensagens diretamente para o meio de transmisso. O adaptador de rede em cada computador ouve cada transmisso com o objetivo de determinar se uma mensagem est endereada ao seu prprio endereo.

Em redes grandes, naturalmente, cada adaptador no pode ouvir cada

mensagem. medida que o meio de transmisso comea a se tornar repleto de computadores, esse esquema de transmisso no pode funcionar adequadamente.

Os administradores de rede normalmente segmentam as redes usando dispositivos como roteadores a fim de reduzir o trfego na rede. Em redes roteadas,


os administradores precisam de um meio de subdividir a rede em partes menores (chamadas sub-redes) e impor um projeto hierrquico para que uma mensagem

possa trafegar de modo eficiente at seu destino. O TCP/IP oferece essa capacidade de sub-rede por meio do endereamento lgico. Um endereo lgico um endereo configurado por meio do software da rede. Em TCP/IP, este endereo lgico chama-se endereo IP e pode conter:

Um nmero de cdigo de rede, identificando uma rede

Um nmero de cdigo de sub-rede, identificando uma sub-rede na rede

Um nmero de cdigo de host, identificando o computador na sub-rede

O sistema de endereamento de IP tambm permite que o administrador da rede imponha um esquema de numerao sensvel na rede, para que a progresso do endereo reflita a organizao interna da rede.

Importante: Se a rede estiver isolada da Internet, voc estar livre para usar qualquer endereo IP que desejar (desde que siga as regras bsicas para endereamento IP). No entanto, se a rede fizer parte da Internet, a Internet

Assigned Numbers Authority (IANA) atribuir um cdigo de rede para a sua rede, e esse cdigo formar a primeira parte do enreo IP.

Roteamento

Um roteador um dispositivo que pode ler informaes de enderecamento lgico e direcionar os dados pela rede at o seu destino. O TCP/IP contm protocolos que definem como os roteadores encontraro um caminho pela rede.

Traduo de nomes

Embora o endereo IP numrico provavelmente seja mais facilitado so usurio do que o endereo fsico do adaptador de rede, ele ainda projetado para a convenincia do computador. O TCP/IP oferece uma estrutura paralela de nomes

orientados para o homem, chamados de nomes de domnio ou nomes DNS (Domain Name System). Computadores especializados armazenam tabelas com o mapeamento de nomes para endereo IP e vice-versa.

O sistema de endereamento de nomes do TCP/IP oferece uma hierarquia de servidores de nomes que alimentam mapeamentos de nomes de domnio/endereos IP de computadores registrados na rede. Dessa forma, o usurio raramente precisa decifrar um endereo IP real.

Verificao de erros e controle de fluxo

O conjunto de protocolos TCP/IP oferece recursos que garantem o

fornecimento confivel de dados pela rede. Esses recursos incluem verificao de erros de transmisso de dados (para certificar-se que os dados que chegam so os mesmos que foram enviados) e confirmaao do recebimento bem-sucedido de uma mensagem da rede.


Suporte a aplicaes

O conjunto de protocolos deve oferecer uma interface para aplicaes no computador, para que essas aplicaes possam acessar o software de protocolo e

assim obter acesso rede. No TCP/IP, esta interface da rede para as aplicaes rodando no computador local realizada por meio de portas. Cada porta possui um nmero que usado para identific-la. As portas podem ser vistas como canais por onde as informaes podem fluir de uma aplicao para o software de protocolo e vice-versa.

O sistema de protocolos TCP/IP

Um sistema de protocolos como o TCP/IP deve ser capaz de realizar as seguintes tarefas:

Dividir mensagens em pedaos gerenciveis de dados que sero passados eficientemente pelo meio de transmisso.

Realizar a interface com o hardware adaptador de rede.

Fazer o endereamento o computador que envia deve ser capaz de enderear os dados a um computador receptor. O computador receptor deve ser capaz de reconhecer uma mensagem destinada a ele.

Fazer o roteamento o sistema deve ser capaz de rotear os dados sub-rede do computador de destino, mesmo que as redes de origem e destino sejam redes fsicas diferentes.

Realizar verificao de erros, controle de fluxo e confirmao para que haja uma comunicao confivel, os computadores emissor e

receptor devem ser capazes de identificar e corrigir falhas de transmisso e controlar o fluxo dos dados.

Para realizar estas tarefas, os criadores do TCP/IP estabeleceram um projeto modular. O sistema de protocolos TCP/IP dividido em componentes separados que, teoricamente, funcionam de modo independente, um do outro.

Modelo em Camadas TCP/IP

A arquitetura TCP/IP apresenta um modelo de software em camadas, similar ao modelo OSI.


Camada Fsica: a mesma do modelo OSI. As redes baseadas em TCP/IP so construdas normalmente utilizando as mesmas placas adaptadoras e cabeamento definidos para os padres de redes locais.

Camada Enlace de Dados: a mesma do modelo OSI. Sendo frequente a utilizao dos mesmos padres para redes Ethernet, Token Ring, rtc.

Camada Rede: As funes da camada de rede so executadas basicamente pelo protocolo IP e atendem servios no orientados a conexo. Sua funo definir a rota dos datagramas e encaminh-lo at seu destino final.

Camada Transmisso: As funes desta camada esto diretamente

relacionadas com as funes da camada de trasnporte do modelo OSI. As funes pode ser executadas pelo conjunto de protocolos TCP (orientado conexo) ou UDP (no orientado conexo).

Camada Aplicao: Agrupa as funes das camadas de Sesso, Apresentao e Aplicao do modelo OSI. Esta camada composta por um conjunto amplo de protocolos que oferecem um especficos ao usurio como FTP, Telnet, SMTP, etc.


Viso geral das redes TCP/IP

Camada

Application

Camada

Transmisso

Camada

Rede

Camada

Fsica e Enlace

Aplicaes de

rede

TCP UDP

IP

FDDI

PPP

Token Ring

Ethernet

Rede fsica

frame

datagrama

segmento

mensagem

Protocolos do nvel de enlace de dados e fsico

A arquitetura TCP/IP descreve apenas o comportamento do software de rede a partir da camada de rede. No existe nenhuma restrio quanto ao nvel de enlace de dados e fsico.

Protocolos do nvel de rede

As funes da camada de rede so executadas principalmente pelo protocolo IP. Sua funo definir a rota dos datagramas e encaminh-los at seu destino final.

O protocolo IP oferece um servio de comunicao no orientado conexo. O protocolo IP associa a cada estao ou host um endereo IP que permite identific-los de maneira nica mesmo que eles estejam em redes fsicas diferentes.

As funes do protocolo IP so complementadas pelo protocolo ICMP. O ICMP um protocolo bastante simples, cujas principais funes so a troca de mensagens de erro e a descoberta de informaes sobre a rede. O ICMP destinado a uso interno do TCP/IP e no utilizado para prover nenhum tipo de servio para o usurio.

Endereos IP

So nmeros de 32 bits utilizados para identificar de maneira nica os hosts conectados em uma interrede. Os endereos IP so nornalmente utilizados na


notao decimal pontuada. Cada endereo composto de duas partes: uma parte identifica a rede e a outra identifica o host.

No exemplo acima podemos ver a atribuio de endereos IP. Os hosts pertencentes mesma rede devem possuir o mesmo identificador de rede no seu

endereo IP. Para que hosts conectados fisicamente em redes diferentes possam se comunicar, eles precisam estar interligados atravs de um roteador.

Classes de endereamento

O nmero de bits utilizados para identificar a rede e os hosts dependem da classe de enreo utilizada. So definidas 5 classes de endereamento.

Endereos IP especiais

Alguns endereos IP possuem significado especial na comunicao entre os hosts.


Datagrama IP

Na arquitetura TCP/IP o fluxo de dados transmitido em unidades de dados denominadas datagramas. Um datagrama consiste basicamente em duas partes: um cabealho de controle e um campo de dados.

Encapsulamento

Os datagramas so transportados no campo de dados do quadro da camada de enlace de dados num processo conhecido como encapsulamento.


Formato do datagrama IP

VERS: Indica a verso do protocolo IP que montou o datagrama

HLEN: Os 4 bits desse campo determinam o comprimento do cabealho do datagrama em mltiplos de palavras de 32 bits. O comprimento do cabealho varivel pois, os campos Opes IP e Preenchimento no tem tamanho fixo. O

tamanho usual do cabealho de 20 bytes quando os campos Opes IP e Preenchimento so nulos. Nesse caso o campo HLEN apresenta tamanho igual a 5 (5 x 32 bits = 20 bytes).

Tipo de servio: Contm informaes que descrevem o nvel de prioridade do datagrama (atravs de 8 nveis de prioridade) e a qualidade esperada para o nvel de entrega. A qualidade do servio determinada por 3 bits denominados D, T e

R. O bit D=1 solicita um baixo atraso. O bit T=1 solicita uma alta taxa de transmisso e o bit R=1 solicita uma transmisso altamente confivel. As informaes deste campo so normalmente ignoradas pelos roteadores que transportam o datagrama.

Comprimento total: Informa o comprimento total do datagrama incluindo cabealho e campo de dados. Como esse campo possui 16 bits, o tamanho mximo de um datagrama 216 ou 64 Kbytes.

Identificao: Contm um nmero inteiro que identifica o datagrama. Esse campo utilizado no processo de fragmentao e remontagem de datagramas. Todos os fragmentos de um mesmo datagrama possuem o mesmo nmero de identificao. Dessa forma o receptor consegue identificar facilmente os fragmentos que precisam ser reagrupados para remontar o datagrama original.

Flags: Campo composto pelos bits DF (Dont Fragment) ou MF (More Fragments). A estao transmissora assinala DF=1 para indicar que o datagrama no deve ser fragmentado. Se o roteador que retransmitir o datagrama precisar fragment-lo para adequar rede de destino, o datagrama ser descartado. O indicador MF=1


usado para indicar que o datagrama o ltimo pedao do datagrama original. Quando uma estao recebe um datagrama com MF=0 ela sabe que deve aguardar at receber mais datagramas para completar o conjunto original.

Deslocamento do fragmento: Este campo contm a posio relativa do fragmento em relao ao datagrama original, medida em bytes. Os fragmentos de um datagrama no chegam ao receptor necessariamente na mesma ordem em que foram transmitidos. Utilizando a informao do campo de Deslocamento, a

estao receptora consegue remontar a ordem dos fragmentos para recompor o datagrama original.

Tempo de vida (TTL Time to live): Indica o tempo em segundos que o datagrama pode permanecer na rede internet. Quando uma estao transmite um datagrama, ela assinala um TTL. Toda vez que o datagrama processado por um roteador, o TTL decrementado. Quando o TTL expira, o datagrama descartado, mesmo que o destino final no tenha sido atingido.

Protocolo: Contm um cdigo que especifica qual protocolo de transporte est encapsulado no campo de dados do datagrama (geralmente TCP ou UDP).

Checksum do cabealho: Contm o checksum de todos os dados que compem o cabealho de controle, excluindo apenas o prprio campo de cheksum. Este campo usado pela estao receptora para testar a integridade do cabealho de controle do datagrama recebido.

Endereo IP de origem: Contm o endereo IP da estao transmissora.

Endereo IP de destino: Contm o endereo IP que identifica a estao de destino. Este campo reflete sempre o destino final, no importando se o datagrama passar ou no por roteadores intermedirios.

Opes IP: Campo com tamanho varivel de 0 at vrios bytes. Este campo pode conter uma srie de cdigos em seqncia, cada um deles definindo uma opo de processamento dos datagramas. As opes so geralmente relacionadas a aspectos como segurana, roteamento, relatrios de erro, depurao, etc.

Preenchimento: Este campo completa a seqncia do campo opes, com bits de preenchimento de valor 0, garantindo que o tamanho total dos campos Opes + Preenchimento seja mltiplo de 32 bits.

Dados: Contm os dados transportados pelo datagrama. Os dados transportados correspondem normalmente unidades de protocolos de transporte TCP ou UDP.

Mapeamento de endereos

Este o processo pelo qual feito o mapeamento de um endereo IP para um endereo fsico de uma interface de rede. Para poder transmitir um datagrama, a estao transmissora precisa saber todas as informaes referentes estao de destino, tanto em nvel de camada de rede (endereo IP) como em nvel de camada de enlace de dados (endereo fsico). Na arquitetura TCP/IP toda referncia s

estaes feita atravs de endereos IP. O endereo fsico do destinatrio


descoberto dinamicamente pelo transmissor antes de efetuar a comunicao, utilizando um protocolo auxiliar denominado ARP.

Roteamento

Operao que consiste em enviar os datagramas at seu destino final, passando, se necessrio por um ou mais roteadores intermedirios.

Comunicao intra-rede

Numa comunicao entre duas estaes situadas na mesma rede, a estao transmissora envia os datagramas diretamente para a estao receptora.

Comunicao inter-redes

Numa comunicao entre estaes conectadas a redes diferentes, a comunicao dividida em vrios saltos. Cada salto representa a comunicao entre

um par estao-roteador ou roteador-roteador, ligados fisicamente. Os endereos IP de origem e de destino mantm-se os mesmos entre todos os saltos do datagrama. O endereo fsico, no entanto, alterado para enderear os elementos participantes de cada salto.

Observe no desenho acima que cada porta do roteador possui um endereo IP distinto, pertencente rede que interconecta.


Tabelas de roteamento

Numa comunicao entre estaes conectadas redes diferentes a comunicao dividida em vrios saltos. Cada dispositivo envolvido na comunicao

cria suas tabelas de roteamento com o objetivo de facilitar a entrega dos datagramas.

Tabela de roteamento do roteador

Tabela de roteamento da estao

Protocolos do nvel de Transporte

Os protocolos do nvel de transporte so capazes de manipular vrios

endereos numa mesma estao, permitindo que vrias aplicaes executando no mesmo computador possam enviar e receber datagramas independentemente.

Dependendo do tipo de servio utilizado, as funes da camada de trsnporte podem ser executadas pelo protocolo TCP ou UDP.

Protocolo TCP

o protocolo da camada de transporte que oferece um servio de comunicao confivel e orientado conexo sobre a camada de rede IP.


O protocolo TCP utiliza um nvel de endereamento complementar ao endereo IP, que permite distinguir vrios endereos de transporte numa mesma

estao. Os endereos de trsnportes so nmeros inteiros de 16 bits denominados portas.

O protocolo TCP oferece um servio de comunicao confivel utilizando uma tcnica conhecida como confirmao positiva com retransmisso. Nesse mtodo, o receptor precisa confirmar o recebimento dos dados atravs de uma mensagem de

confirmao (ACK). O transmissor espera a confirmao de cada mensagem transmitida antes de enviar uma nova mensagem. Se a confirmao demorar mais do que um tempo preestabelecido, o transmissor retransmite a mensagem.

O protocolo TCP oferece um servio orientado conexo garantindo que as mensagens sejam recebidas na mesma ordem em que foram transmitidas. Esta

caracterstica permite fragmentar as mensagens muito grandes em pores menores paa compatibiliz-las com o tamanho mximo imposto aos datagramas IP. A mensagem original construda de maneira transparente pela camada de transporte do receptor.

Segmentos TCP

A unidade de dados do protocolo TCP denominada segmento. Usualmente, cada segmento de dados do protocolo TCP encapsulado no campo de dados de um

nico datagrama. Um segmento composto de duas partes: cabealho de controle e campo de dados.


Protocolo UDP

Protocolo da camada de conexo que oferece um servio de comunicao no orientado conexo, construdo sobre a camada de rede IP.

O protocolo UDP fornece servios de comunicao bastante elementares. O protocolo no-confivel, isto , no h garantia de entrega dos pacotes

transportados. O protocolo tambm no garante que os pacotes cheguem na mesma ordem em que foram transmitidos. Sua principal funo permitir a distino de mltiplos destinos numa mesma estao. Sendo no orientado conexo, o protocolo UDP pode ser utilizado tanto em comunicaes do tipo difuso (broadcast) como ponto-a-ponto.


Mensagem UDP

A unidade de dados do protocolo UDP denominada user datagram, ou simplesmente mensagem UDP. Uma mensagem UDP composta de duas partes: um cabealho de controle e um campo de dados.

Protocolos do nvel de aplicao

So protocolos que disponiilizam servios padronizados de comunicao, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicaes para usurios.

As funes da camada de aplicao TCP/IP so executadas por um conjunto amplo de protocolos que oferecem servios de comunicao padronizados. Cada um

desses protocolos agrupa funces da camada de sesso, apresentao e aplicao do modelo OSI. Os protocolos de aplicao esto num processo de evoluo contnua, sendo que novos protocolos esto continuamente sendo propostos, aumentando a gama de servios disponibilizados.

DNS (Domain Name System)

O DNS um esquema de gerenciamento de nomes, hierrquico e distribudo.

O DNS define a sintaxe dos nomes usados na Internet, regras para delegao de autoridade na definio de nomes, um banco de dados distribudo que associa


nomes a atributos (entre eles o endereo IP) e um algoritmo distribudo para mapear nomes em endreos. O DNS especificado nas RFCs 882, 883 e 973.

As aplicaes normalmente utilizam um endereo IP de 32 bits no sentido de

abrir uma conexo ou enviar um datagrama IP. Entretanto, os usurios preferem identificar as mquinas atravs de nomes ao invs de nmeros. Assim, necessrio um banco de dados que permita a uma aplicao encontrar um endereo, dado que ela conhece o nome da mquina com a qual deseja se comunicar.

Um conjunto de servidores de nomes mantm o banco de dados com os nomes e endereos das mquinas conectadas Internet. Na realidade, esse

apenas um tipo de informao armazenada no domain system. Existem atualmente tantas instituies conectadas Internet que seria impraticvel exigir que elas notificassem uma autoridade central toda vez que uma mquina fosse instalada ou trocada de lugar. Assim, a autoridade para atribuio de nomes delegada para

instituies individuais. Os servidores de nomes formam uma rvore correspondendo estrutura institucional. Os nomes tambm adotam uma estrutura similar.

Os servidores DNS podem ser divididos em trs tipos principais: servidores que apenas armazenam as informaes recebidas de outros servidores na Internet, tambm conhecidos como caching only, servidores mestres primrios e servidores mestres secundrios.

Todo servidor de nomes interage com outros servidores de nomes na Internet

para obter as informaes solicitadas por seus clientes. Esta informao, uma vez obtida, passa a residir no cache do servidor de nomes. Desta forma, da prxima vez que a mesma informao for solicitada, no mais haver a necessidade de se consultar outros servidores de nomes. A informao ser fornecida a quem a solicitar diretamente a partir do cache local.

Servidores mestres primrios possuem autoridade sobre um ou mais domnios.

Alm das informaes mantidas em seu cache, obtidas de outros servidores de nomes, o servidor primrio a fonte de informao oficial a respeito de um domnio. A informao que os servidores mestres primrios disponibilizam lida a partir de arquivos locais, configurados pelo administrador do domnio.

As informaes mantidas no cache possuem um prazo de validade. Todo

servidor de nomes oficial de um domnio, ao disponibilizar esta informao para outros computadores na Internet, a fornece juntamente com o prazo de validade ou TTL (Time to Live). O TTL indica por quanto tempo a informao vlida. Aps este tempo a informao deve ser descartada e novamente solicitada junto ao servidor de nomes oficial do domnio. A definio do valor que o TTL deve assumir deciso do

administrador do domnio. O administrador deve considerar o nvel de volatilidade das informaes sobre seus computadores e especificar um valor compatvel para o campo TTL.

FTP (File Transfer Protocol)

O FTP permite que o usurio em um computador transfira, renomeie ou remova arquivos remotos. O FTP s permite a transferncia de arquivos completos. Antes de executar qualquer operao o usurio solicitante (cliente) envia seu nome


(login name) e sua senha para o servidor, que impede a execuo de qualquer operao caso o usurio no tenha sido registrado.

A operao do FTP baseia-se no estabelecimento de duas conexes entre o

cliente (mdulo FTP que est solicitando o acesso a arquivos remotos) e o servidor (mdulo FTP que fornece acesso a seus arquivos locais). Uma conexo denominada conexo de controle, usada para transferncia de comandos; e a outra, denominada conexo de transferncia de dados, usada para transferncia de

dados. A conexo de controle permanece aberta enquanto durar a sesso FTP. Durante uma sesso podem ser transferidos vrios arquivos, cada um deles em uma conexo de transferncia de dados, estabelecida especificamente para tal.

O FTP permite a transferncia de arquivos do tipo texto ou binrio. Os arquivos do tipo texto so manipulados como sendo compostos por uma cadeia de caracteres ASCII ou EBCDIC. Os arquivos do tipo binrio so vistos como sendo

formados por uma cadeia de octetos, que so transferidos sem qualquer converso. O FTP toma providncias para compatibilizar o cdigo de caracteres, os delimitadores de fim de linha, etc., quando transfere arquivos entre mquinas onde os dados tem representaes diferentes.

A arquitetura TCP/IP define, adicionalmente, um outro protocolo que fornece um servio simplificado de transferncia de arquivos, o TFTP. O TFTP restringe sua

operao simplesmente a transferncia de arquivos, no implementando mecanismos de autenticao e operando em uma nica conexo. O TFTP utiliza o UDP para o transporte de blocos de dados de tamanho fixo.

NFS (Network File System)

O NFS, desenvolvido pela SUN Microsystems, permite que um sistema tenha acesso a arquivos localizados remotamente de um modo integrado e transparente. O NFS proporciona a impresso de que discos, impressoras ou outros dispositivos,

fisicamente localizados em um sistema remoto, esto diretamente conectados ao sistema local.

As aplicaes que executam em uma mquina onde instalado um cliente NFS enxergam alguns dispositivos adicionais. Esses dispositivos virtuais adicionais so montados (associados) em dispositivos fisicamente localizados em outras

mquinas. O NFS permite, por exemplo, que estaes que no possuem dispositivos de armazenamento, armazenem informaes de modo transparente em equipamentos que possuem espao disponvel.

TELNET

O protocolo TELNET permite que um usurio utilizando uma mquina A estabelea uma sesso interativa com uma mquina B na rede. A partir da, todas as teclas pressionadas na mquina A so repassadas a mquina B como se o usurio estivesse inserindo os comandos diretamente na mquina B. Os comandos digitados

na mquina A so processados na mquina B, e o resultado de sua execuo enviado de volta para ser exibido na mquina A.


O mdulo cliente do TELNET permite que o usurio identifique a mquina a qua deseja se conectar pelo nome ou por seu endereo IP. A segunda opo torna

possvel o estabelecimento de uma conexo em ambientes onde no seja possvel fazer a associao entre nomes e endereos IPs (por exemplo, quando o servidor de nomes esteja inoperante).

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

O SMTP o protocolo usado no sistema de correio eletrnico na arquitetura Internet TCP/IP. Um usurio, ao desejar enviar uma mensagem, utiliza o mdulo interface com o usurio para compor a mensagem e solicita ao sistema de correio

eletrnico que a entregue ao destinatrio. Quando recebe a mensagem do usurio, o sistema de correio eletrnico armazena uma cpia da mensagem em seu spool, junto com o horrio do armazenamento e a identificao do remetente e do destinatrio. A transferncia da mensagem feita em um processo em background, permitindo que

o usurio remetente, aps entregar a mensagem ao sistema de correio eletrnico, possa executar outras aplicaes.

O processo de transferncia de mensagens, executando em background, mapeia o nome da mquina de destino em seu endereo IP e tenta estabelecer uma conexo TCP com o servidor de correio eletrnico da mquina destino.

Uma mensagem SMTP se divide em duas partes: cabealho e corpo, separados por uma linha em branco. No cabealho, so especificadas as informaes

necessrias para a transferncia da mensagem. O cabealho composto por linhas, que contm uma palavra-chave seguida de um valor. Por exemplo, palavra-chave to: seguida do seu endereo), identificao do destinatrio, assunto da mensagem, etc. No corpo so transportadas as informaes da mensagem propriamente dita. O formato do corpo livre e as mensagens so transferidas no formato texto.

O formato dos endereos eletrnicos SMTP [email protected].

Onde o nome do domnio identifica o domnio ao qual a mquina de destino pertence. O nome local identifica o nome da caixa postal do usurio.

O SMTP especifica como o sistema de correio eletrnico transfere mensagens de uma mquina para outra. O mdulo interface com o usurio e a forma como as mensagens so armazenadas no so definidos pelo SMTP.

WWW (World-Wide Web)

O WWW foi desenvolvido para permitir o acesso a informaes organizadas na forma de hipertexto, que engloba documentos armazenados em servidores espalhados por toda a rede local ou Internet.

Os objetos WWW, que podem ser menus, documentos, imagens, etc. So

endereados atravs de strings denominadas URLs, como por exemplo, http://www.maxwelleducacional.com.br

O prefixo http indica o espao de endereamento e define a interpretao do restante do string. O HTTP (Hypertext Transfer Protocol) um protocolo usado para trasnferncia de informaes no WWW. Os dados transferidos pelo HTTP podem ser

texto no estruturado, hipertextos, imagens, ou qualquer outro tipo de dados. O


HTTP um protocolo Internet semelhante ao FTP. Ele utiliza uma conexo TCP para cada transferncia de objeto. A conexo s mantida enquanto dura a transferncia.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

O sistema de gerenciamento de redes da arquitetura Internet TCP/IP opera

na camada de aplicao e baseia-se no protocolo SNMP. Como no esquema de gerenciamento OSI, os processos que implementam as funes de gerenciamento Internet atuam como agentes ou gerentes. Os agentes coletam junto aos objetos gerenciados as informaes relevantes para o gerenciamento da rede. O gerente processa as informaes recolhidas pelos clientes, com o objetivo de detectar a

presena de falhas no funcionamento dos componentes da rede (hosts, gateways, processos executando os protocolos de comunicao, etc.), para que possam ser tomadas as devidas providncias no sentido de contornar os problemas que ocorrem como consequncia das falhas.

Um objeto gerenciado representa um recurso, que pode ser um sistema

hospedeiro, um gateway ou um equipamento de transmisso. Cada objeto gerenciado visto como uma coleo de variveis cujo valor pode ser lido ou alterado. As informaes sobre os objetos gerenciados so armazenadas na MIB (Management Information Base), que contm informaes sobre o funcionamento dos hosts, dos gateways, e dos processos que executam os protocolos de comunicao.


Captulo 3 Tecnologias de rede

Circuitos de Comunicao

Projeto de circuitos e camadas

Algumas questes fundamentais de projeto que ocorrem em redes de computadores esto presentes em divers as camadas. Mencionaremos a seguir algumas das questes mais importantes.

Todas as camadas precisam de um mecanismo para identificar os

transmissores e os receptores. Como em geral uma rede tem muitos computadores, e alguns deles tm vrios processos, necessrio um meio para que um processo de uma mquina especifique com quem ela deseja se comunicar. Como existem vrios destinos, surge a necessidade de se criar uma forma de endereamento para definir um destino especfico.

Outra preocupao que se deve ter em relao ao conjunto de decises de

projeto diz respeito transferncia de dados. Em alguns sistemas, os dados so transferidos em apenas um sentido; em outros, os dados trafegam em ambos os sentidos. O protocolo tambm deve definir a quantos canais lgicos corresponde a conexo e quais so suas prioridades. Muitas redes fornecem pelo menos dois canais lgicos por conexo, um para dados normais e um para dados urgentes.

O controle de erros uma questo importante, pois os circuitos de comunicao fsica no so perfeitos. Muitos cdigos de deteco e correo de erros so conhecidos, mas as partes envolvidas na conexo devem chegar a um consenso quanto ao que est sendo usado. Alm disso, o receptor deve ter algum meio para informar ao transmissor quais me nsagens foram recebidas corretamente e quais no foram.

Nem todos os canais de comunicao preservam a ordem das mensagens enviadas a eles. Para lidar com uma possvel perda de seqncia, o protocolo deve permitir explicitamente ao receptor remontar de forma adequada os fragmentos recebidos. Uma soluo bvia numerar os fragmentos, mas essa soluo ainda

deixa aberta a questo do que deve ser feito com os fragmentos que chegarem fora de ordem. Uma questo que afeta cada nvel como impedir que um transmissor rpido envie uma quantidade excessiva de dados a um receptor mais lento. Vrias solues foram propostas. Algumas delas envolvem uma espcie de feedback do

receptor para o transmissor, seja direta ou indiretamente, sobre a situao atual do receptor. Outras limitam o transmissor a uma velocidade de transmisso predeterminada. Esse assunto chamado controle de fluxo.

Outro problema a ser resolvido em diversos nveis a falta de habilidade de todos os processos para aceitar mensagens arbitrariamente longas. Essa propriedade nos leva ao uso de mecanismos para desmontar, transmitir e remontar mensagens.

Uma questo relacionada o que fazer quando os processos insistem em transmitir dados em unidades to pequenas que o envio de cada uma separadamente se torna


ineficiente. Nesse caso, a soluo reunir as pequenas mensagens com um destino comum em uma grande mensagem e desmembr-la na outra extremidade.

O projeto de circuitos de comunicao particularmente complexo porque

envolve uma quantidade grande variveis que devem atender variedade de meios fsicos, protocolos e necessidades de comunicao possveis.

xDSL

Quando a indstria de telefonia finalmente conseguiu alcanar a 56 kbps, ela se congratulou pelo servio bem feito. Enquanto isso, a indstria de TV a cabo estava oferecendo velocidades de at 10 Mbps sobre cabos compartilhados, e as empresas de satlites estavam planejando oferecer mais de 50 Mbps. medida que o acesso Internet se tornou uma parte cada vez mais importante de seus negcios,

as companhias telefnicas comearam a perceber que precisavam de um produto mais competitivo. Sua resposta foi comear a oferecer novos servios digitais sobre o loop local. Os servios com maior largura de banda que o servio de telefonia padro costumam ser chamados servios de banda larga, embora a expresso seja mais um conceito de marketing que um conceito tcnico especfico.

Inicialmente, havia muitas ofertas sobrepostas, todas sob o nome genrico xDSL (Digital Subscriber Line linha digital do assinante), para diversos x. Descreveremos a seguir essas ofertas, mas vamos nos concentrar principalmente naquele que provavelmente o mais popular desses servios, o ADSL (Asymmetric DSL). O padro ADSL ainda est em desenvolvimento.

A razo para os modems serem to lentos que os telefones foram

inventados para transportar a voz humana, e o sistem a inteiro foi cuidadosamente otimizado para esse propsito. Os dados sempre estiveram em segundo plano. No ponto em que cada loop local termina na estao final, o fio passa por um filtro que atenua todas as freqncias abaixo de 300 Hz e acima de 3400 Hz. O corte no

ntido 300 Hz e 3400 Hz so os pontos de 3 dB assim, a largura de banda mencionada normalmente como 4000 Hz, embora a distncia entre os pontos de 3 dB seja de 3100Hz. Portanto, os dados tambm esto restritos a essa banda estreita.

O artifcio que faz o xDSL funcionar o fato de que, quando um cliente se inscreve nele, a linha de entrada conectada a um tipo diferente de switch, que no tem esse filtro, tornando assim disponvel toda a capacidade do loop local. Ento, o

fator limitador passa a ser a constituio fsica do loop local, no a largura de banda artificial de 3100 Hz criada pelo filtro.

Infelizmente, a capacidade do loop local depende de vrios fatores, incluindo seu comprimento, sua espessura e sua qualidade geral.

Quando escolhe uma velocidade para oferecer, a operadora est ao mesmo tempo escolhendo um raio a partir de suas estaes finais, alm do qual o servio no poder ser oferecido. Isso significa que, quando clientes distantes tentarem

assinar o servio, eles recebero a seguinte mensagem: "Muito obrigado por seu interesse, mas voc est 100 metros alm da distncia mxima da central mais


prxima que poderia lhe oferecer o servio." Quanto mais baixa a velocidade escolhida, maior o raio e maior o nmero de clientes cobertos. Porm, quanto mais

baixa a velocidade, menos atraente ser o servio e menor o nmero de pessoas que estaro dispostas a pagar por ele.

Todos os servios xDSL foram criados visando a certos objetivos. Primeiro, os servios devem funcionar nos loops locais de pares tranados da categoria 3 existente. Segundo, eles no devem afetar os telefones e os aparelhos de fax atuais

dos clientes. Em terceiro lugar, eles devem ser muito mais rpidos que 56 kbps. Em quarto lugar, eles devem estar sempre ativos, apenas com uma tarifa mensal, mas nenhuma tarifa por minuto.

Tabela de comparao xDSL

Tecnologia Taxa de dados (down/up) Distncia

VDSL 25Mbps/1.6Mbps .9

ADSL 8Mbps/1Mbps 5.5

HDSL 1.5Mbps/1.5Mbps 4.6

SDSL 784Kbps/784Kbps 6.9

IDSL 144Kbps/144Kbps 5.5

O uso da tecnologia ADSL para prover servios de acesso Banda Larga Internet tem se difundido bastante, tanto no Brasil como no restante do mundo, para taxas de bits de at 2 Mbit/s. A experincia adquirida no uso do ADSL levou ao

desenvolvimento do conjunto de padres ADSL2 e ADSL2+, que permitem alcanar taxas de bits superiores a 10 Mbit/s, com novas funcionalidades e interface mais amigvel para o usurio final. Essa tecnologia tambm j est presente no Brasil, no servios de acesso a Internet de Banda Larga.

A evoluo da tecnologia xDSL levou ao desenvolvimento do conjunto de padres VDSL e VDSL2, que permitem alcanar taxas de bits de at 100 Mbit/s em

acesso de curto alcance, com uma nova arquitetura de rede de acesso e novas tecnologias de modulao. Recentemente foi introduzida tambm a tecnologia no Brasil, para a oferta de servios de banda larga com taxas de at 50 Mbit/s.

Frame Relay

Na dcada de 1980 o tipo predominante de circuito de comunicao de longa distncia era o X.25, a primeira rede pblica de dados. Ele foi desenvolvido em meados de 1970, numa poca em que os servios de telefonia eram um monoplio em todos os pases. Na dcada de 1980, o X.25 foi substitudo em grande parte por um outro tipo de conexo chamada Frame Relay.


Em termos simples, o Frame Relay uma rede comutada de pacotes. O termo frame do nome se refere pacotes de dados.

Quando um conjunto de dados entra em uma rede Frame Relay ele

quebrado em frames menores e ento enviado atravs da rede Frame Relay para o ponto de destino. Os frames contm uma informao de cabealho que diz aos pontos intermedirios da rede onde e como rote-lo e qual porta de sada usar.

Em um nico momento, um link individual de uma rede Frame Relay pode estar conduzindo dados de diferentes fontes para diferentes destinos. Esta uma das chaves para o sucesso do Frame Relay: ele oferece vantagens sobre as linhas dedicadas em termos de performance, custo e gerenciamento.

Em um link dedicado tradicional, o cliente paga pelo circuito independente de quanto trfego existir nele. Consequentemente, o custo por pacote de dados pode variar. Uma empresa que tenha vrias localidades e precise conectar a todas pode ter um custo altssimo se usar links dedicados.

Em 2006, a internet baseada em ATM e IP nativo comearam, lentamente, a impelir o desuso do frame relay. Tambm o advento da VPN e de outros servios de

acesso dedicados como o Cable Modem e o DSL, aceleraram a tendncia de substituio do frame relay. H, entretanto, muitas reas rurais onde o DSL e o servio de cable modem no esto disponveis e a modalidade de comunicao de dados mais econmica muitas vezes uma linha frame relay.

As aplicaes tpicas da tecnologia Frame Relay so apresentadas a seguir.

Interligao de Redes LAN

A interligao das redes LAN de vrios escritrios compondo uma rede WAN, uma aplicao tpica para o uso da tecnologia Frame Relay. O trfego usual das

redes de dados normalmente de 2 tipos: interativo (comando - resposta), ou seja, solicitao de usurios e aplicaes clientes e respostas de aplicaes servidoras, e por rajadas (burst), quando grandes quantidades de dados so transferidas de forma no contnua.

O Frame Relay, atravs de roteadores ou equipamentos de acesso (FRAD) instalados nos escritrios, permite utilizar uma porta nica em cada escritrio para

compor redes do tipo malha (meshed) onde a comunicao de um escritrio com todos os outros possvel sem a complexidade do uso de mltiplas portas e mltiplos circuitos dedicados.

Alm disso, o uso dos circuitos virtuais do Frame Relay para compor a rede permite tempos de provisionamento muito menores e reconfigurao de rede ou aumento de banda com maior facilidade.


Interligao SNA - LAN

A tecnologia Frame Relay possui facilidades de encapsulamento de mltiplos protocolos. O protocolo da tecnologia SNA pode ser utilizado sobre o Frame Relay para interligar computadores de grande porte com escritrios, agncias bancrias e

outras aplicaes onde o acesso a esses computadores de misso crtica se faz de forma remota.

O tempo de latncia (delay), as taxas de transferncia de dados, a disponibilidade e o gerenciamento de rede oferecidos pelo Frame Relay, torna esse tipo de aplicao de misso crtica vivel e com custos aceitveis.

Estas funcionalidades permitem aos roteadores e dispositivos de acesso Frame Relay (FRAD), que fornecem a conectividade de rede, suportarem o trfego de sistemas SNA, sensveis a atrasos (delays), e de redes LAN simultaneamente com o desempenho adequado.

Ainda nesse mesmo ambiente, os equipamentos Frame Relay possuem interfaces prontas para o protocolo SDLC, e para sistemas BSC.


Voz sobre Frame Relay (VoFR)

A tecnologia Frame Relay tambm possui facilidades para o transporte de Voz, fax e sinais de modens analgicos atendendo os requisitos de atraso (delay) especficos para esse tipo de aplicao.

Para a maioria dos administradores de rede de Voz e dados, a possibilidade de transportar a Voz proveniente de PABX, sinais de fax e de modens, e dados atravs da mesma porta Frame Relay e usando procedimentos comuns de gerenciamento e manuteno atende os requisitos de reduo de custos e de complexidade das grandes redes corporativas.

Deve-se entretanto levar em considerao a qualidade do servio prestado

pela rede multisservios de terceiros para que o resultado nas aplicaes de Voz, fax e modem possam ainda atender os requisitos aplicveis aos servios convencionais.

Interao Frame Relay - ATM

Para buscar aumentar a interoperabilidade do Frame Relay com outros protocolos de dados, o FR Frum e o ATM Frum, os rgos responsveis pelo desenvolvimento de Acordos de Implementao (IA's), desenvolveram padres para interligar equipamentos dessas tecnologias atravs de PVCs.

Foram padronizadas duas formas de interoperabilidade. A primeira, chamada

de Frame Relay/ATM Network Interworking for PVCs, padroniza uma funcionalidade responsvel pelo encapsulamento dos PVC para que os mesmos possam ser transportados indistintamente nas redes da 2 tecnologias. Seu uso tpico ocorre quando a rede Frame Relay tem com ncleo uma rede ATM, para otimizar ainda mais o uso de banda e a segurana. A figura a seguir apresenta esta soluo.

A segunda forma de interoperabilidade, chamada de Frame Relay/ATM Service

Interworking for PVCs, padroniza uma funcionalidade responsvel pela converso dos protocolos (FR ATM), que pode ser incorporada tantos aos equipamentos de acesso como aos equipamentos da rede. Seu uso tpico ocorre quando o usurio possui redes Frame Relay em alguns escritrios que devem se interligar com a rede ATM da matriz. A figura a seguir apresenta esta soluo.


Interao com outros protocolos

Outras aplicaes vem sendo desenvolvidas para o uso da tecnologia Frame Relay. Atualmente muitos acessos a internet ou a redes IP, e mesmos servios VPN utilizam como meio de transporte das informaes as redes Frame Relay, para otimizar o projeto da rede e simplificar os processos de ativao e reconfigurao.

ATM

O ATM uma tecnologia de comunicao de dados de alta velocidade usada

para interligar redes locais, metropolitanas e de longa distncia para aplicaes de dados, voz, udio, e vdeo.

O ATM foi projetado no incio da dcada de 1990 e lanado em meio a uma agitao verdadeiramente incrvel. O ATM prometia resolver todos os problemas de redes e telecomunicaes do mundo, mesclando voz, dados, televiso a cabo, telex, telgrafo, pombo-correio, e todos os outros meios de comunicao em um nico

sistema integrado que poderia fazer tudo para todos. Isso no aconteceu. Em grande parte, os problemas eram implementao e poltica ruins. Tendo simplesmente derrubado as empresas de telefonia no primeiro round, muitas pessoas na comunidade da Internet viram no ATM a seqncia da luta da Internet contra as

empresas de telecomunicaes. Porm agora amplamente utilizado dentro do sistema de telefonia, com freqncia para mover pacotes IP. Por ser utilizado principalmente pelas operadoras para transporte interno, muitas vezes os usurios no percebem sua existncia mas, sem dvida, ele muito importante.

O modelo de referncia ATM

O ATM tem seu prprio modelo de referncia, diferente do modelo OSI e tambm do modelo TCP/IP. Ele consiste em trs camadas, a camada fsica, a

camada ATM e a camada de adaptao ATM, alm do que os usurios desejarem colocar sobre elas.

A camada fsica trata do meio fsico: voltagens, sincronizao de bits e uma srie de outras questes. O ATM no prescreve um determinado conjunto de regras mas, em vez disso, afirma que as clulas ATM podem ser enviadas sozinhas por meio de um fio de cobre ou de fibra ptica, mas tambm podem ser reunidas na carga til


de outros sistemas de operadoras. Em outras palavras, o ATM foi projetado para ser independente do meio de transmisso.

A camada ATM lida com clulas e com o transporte de clulas. Ela define o

layout de uma clula e revela o significado dos campos do cabealho. Ela tambm lida com o estabelecimento e a liberao de circuitos virtuais. O controle de congestionamento tambm est localizado nessa camada.

Como em geral a maioria das aplicaes no trabalha diretamente com clulas (embora algumas possam faz-lo), foi definida uma camada acima da camada ATM cuja finalidade permitir aos usurios enviarem pacotes maiores que uma clula. A

interface ATM segmenta esses pacotes, transmite as clulas individualmente e as remonta na outra extremidade. Essa a camada AAL (ATM Adaptation Layer).

Uma rede ATM composta por:

Equipamentos de usurios (PCs, estaes de trabalho, servidores, computadores de grande porte, PABX, etc.) e suas respectivas aplicaes;

Equipamentos de acesso com interface ATM (roteadores de acesso, hubs, switches, bridges, etc.);

Equipamentos de rede (switches, roteadores de rede, equipamentos de transmisso com canais E1 / T1 ou de maior banda, etc.).

A converso dos dados para o protocolo ATM feita pelos equipamentos de acesso. Os frames gerados so enviados aos equipamentos de rede, cuja funo basicamente transportar esse frames at o seu destino, usando os procedimentos roteamento prprios do protocolo.

A rede ATM sempre representada por uma nuvem, j que ela no uma simples conexo fsica entre 2 pontos distintos. A conexo entre esses pontos feita atravs de rotas ou canais virtuais (virtual path/channel) configurados com uma determinada banda. A alocao de banda fsica na rede feita clula a clula, no momento da transmisso. A figura abaixo mostra a estrutura de uma rede ATM.


A tecnologia ATM oferece vrios benefcios, quando comparada com outras tecnologias:

Emprega a multiplexao estatstica, que otimiza o uso de banda;

Faz o gerenciamento dinmico de banda;

O custo de processamento das suas clulas de tamanho fixo baixo;

Integra vrios tipos diferentes de trfego (dados, Voz e vdeo);

Garante a alocao de banda e recursos para cada servio;

Possui alta disponibilidade para os servios;

Suporta mltiplas classes de Qualidade de Servio (QoS);

Atende a aplicaes sensveis ou no a atraso e perda de pacotes;

Aplica-se indistintamente a redes pblicas e privadas;

Pode compor redes escalveis, flexveis e com procedimentos de recuperao automtica de falhas;

Pode interoperar com outros protocolos e aplicaes, tais como Frame

Relay, TCP/IP, DSL, Gigabit Ethernet. tecnologia wireless, SDH / SONET, entre outros.

Entretanto, sua utilizao irrestrita tem encontrado alguns obstculos:

Outras tecnologias, tais como Fast Ethernet, Gibabit Ethernet e TCP/IP, tm sido adotadas com grande freqncia em redes de dados;

O uso de interfaces ATM diretamente aplicadas em PCs, estaes de trabalho e servidores de alto desempenho no tem sido to grande como se esperava a princpio.


SDH e PDH

Rede SDH o conjunto de equipamentos e meios fsicos de transmisso que compem um sistema digital sncrono de transporte de informaes. Este sistema

tem o objetivo de fornecer uma infra-estrutura bsica para redes de dados e voz, e atualmente utilizado em muitas empresas que prestam servios de Telecomunicaes, pblicos e privados, em todo o mundo.

As tecnologias SDH (Synchronous Digital Hierarchy) so utilizadas para multiplexao TDM com altas taxas de bits, tendo a fibra ptica como meio fsico preferencial de transmisso. Entretanto, possui ainda interfaces eltricas que

permitem o uso de outros meios fsicos de transmisso, tais como enlaces de rdios digitais e sistemas pticos de visada direta, que utilizam feixes de luz infravermelha.

Sua elevada flexibilidade para transportar diferentes tipos de hierarquias digitais permite oferecer interfaces compatveis com o padro PDH europeu (nas taxas de 2 Mbit/s, 8 Mbit/s, 34 Mbit/s e 140 Mbit/s) e americano (nas taxas de 1,5

Mbit/s, 6 Mbit/s e 45 Mbit/s), alm do prprio SDH (nas taxas de 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, 2,5 Gbit/s e 10 Gbit/s).

A tecnologia SDH permite ainda implementar mecanismos variados de proteo nos equipamentos e na prpria rede, oferecendo servios com alta disponibilidade e efetiva segurana no transporte de informaes.

Histrico

Os primeiros sistemas de transmisso baseados em fibra ptica utilizados nas redes de telefoni

Documents

39570440-Apostila-de-Redes-Marta-Vuelma.pdf