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Características das transmissões de dados   Existem duas formas para transmissão de

dados:   Digital   Analógico

Características das transmissões de dados   Sinais digitais

  Os sistemas informáticos processam informação sob a forma de sinais digitais, que codificam zeros e uns (bits - binary digits).

  As transmissões em redes locais e campus são sempre digitais, já que os meios de transmissão usados (switch, cabo, router, etc...) permitem sinais digitais.

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Características das transmissões de dados   Sinais analógicos

  São um meio de transmitir sinais analógicos (como voz, fotografia em película, balança de molas...).

  As transmissões são obrigatoriamente analógicas quando se usam, por exemplo, cabos telefónicos.

Características das transmissões de dados   Conversão de sinais

  Modem: recebe dados digitais e converte-os para a forma analógica, para transmissão sobre um meio, por exemplo, linha telefónica.   MOdulator: digital para analógico.   DEModulator: analógico para digital.

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Taxas de Transmissão

Taxas de Transmissão  Bit rate, em português taxa de transmissão,

consiste no número de bits por segundo (bps) que podem ser transmitidos por um canal.

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Taxas de Transmissão  Muitas vezes confundido com a velocidade, o bit

rate não mede distancia/tempo mas sim quantidade/tempo.

Quantidade Símbolo Múltiplo 1,000 bit/s 1 Kbit/s 103 1,000,000 bit/s 1 Mbit/s 106 1,000,000,000 bit/s 1 Gbit/s 109

1,000,000,000,000 bit/s 1 Tbit/s 1012

1 byte = 8 bits

Largura de banda

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Largura de banda   Numa definição simplificada, a largura de

banda de um canal é a diferença entre a maior frequência e a menor frequência que o canal suporta. É expressa em Hertz.

  A noção é fácil de entender se pensarem, por exemplo, no ouvido humano. Há uma frequência de sons abaixo da qual não conseguimos ouvir e há outra acima da qual também não. A diferença entre as duas é a largura de banda do ouvido humano.

Largura de banda/Transmissão

  A uma maior largura de banda de um canal de transmissão corresponderá uma maior capacidade de transmissão de informação. Essa maior capacidade de transmissão pode traduzir-se em taxas de transmissão mais elevadas.

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Ficha de Trabalho

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Topologias de rede

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Topologias de rede   Topologia é um termo usado para designar a

configuração assumida pelos nós (computadores) de uma rede, ou seja, a forma como eles estão ligados entre si.

Rede em estrela   Rede em estrela:

  Todos os dispositivos estão ligados a um elemento central (hub, switch, servidor, etc);

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Rede em estrela   Principais vantagens:

  Fiabilidade: uma falha num dispositivo ligado à rede não compromete a rede;

  Desempenho: tem um bom desempenho;   Centralização: permite a análise fácil do tráfego da

rede, assim como a melhoria do seu desempenho melhorando o elemento central.

Rede em estrela

  Principais desvantagens:   Dependência do elemento central

  uma falha no elemento central da rede causa uma falha em toda a rede;

  elevada vulnerabilidade do elemento central a problemas de excesso de tráfego;

  performance e escalabilidade dependentes do elemento central.

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Rede bus

  Rede bus:   Todos os dispositivos estão ligados através de

uma linha de comunicação central comum, denominada “bus”.

Rede bus

  Principais vantagens:   Fácil de implementar e expandir;   Mais barata e rápida de implementar que

outras topologias;   Fácil de detectar e corrigir falhas nos cabos.

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Rede bus

  Principais desvantagens:   Limitada pelo tamanho do cabo;   Vulnerável, basta um problema no cabo para afectar

toda a rede;   Apenas um elemento pode comunicar de cada vez;   A performance é significativamente afectada à medida

que o número de computadores ligados à rede aumenta (partilha da largura de banda).

Rede em anel   Rede em anel:

  Cada dispositivo está ligado a outros dois dispositivos, formando uma só linha de comunicação, disposta de forma circular.

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Rede em anel

  Principais vantagens:   Performance superior à rede em estrela quando sob

utilização pesada;   Não precisa da aquisição, instalação, configuração e

manutenção de um elemento central para controlar a rede.

Rede em anel

  Principais desvantagens:   Basta falhar um elemento da rede para falhar toda a

rede;   Operações de manutenção, adição ou remoção de

dispositivos afectam toda a rede;   Mais lenta que uma rede em estrela em utilização

normal.

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Trabalho de grupo   Faça uma grelha onde coloque os prós e contras

de cada uma das topologias.

Anel Bus Estrela

Prós Contra Prós Contra Prós Contra

Síntese   Uma rede informática é constituída por

computadores ligados entre si através de linhas de comunicação (cabos de rede) e elementos materiais (placas de rede, bem como outros equipamentos que permitem assegurar a boa circulação dos dados).

  À configuração física chama-se topologia física, onde estudamos:   Estrela   Bus   Anel

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Topologia Lógica   A topologia lógica, em oposição à topologia

física, representa a forma como os dados transitam nas linhas de comunicação. As topologias lógicas mais correntes são Ethernet, o Token Ring.

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Ethernet   A Ethernet é uma tecnologia de rede local, que

foi desenvolvida por Bob Metcalf em 1973.   Metcalf desenvolveu um método de cablagem

que liga dispositivos Ethernet e os standards que regulam a comunicação através do cabo

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Ethernet   Os dispositivos ethernet ligam-se a um meio

físico comum, que fornece um caminho através do qual sinais eléctricos circulam. Esse meio é normalmente o cabo de par entrançado ou fibra óptica.

  O meio físico partilhado designa-se por segmento Ethernet, e os dispositivos a ele ligados são os nós.

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Ethernet   Os nós comunicam através de mensagens

chamadas frames, que são pedaços de informação de tamanho variável.

  Cada frame inclui um endereço de destino e um endereço de remetente; esse endereço identifica unicamente o nó.

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Ethernet   Para regular a comunicação entre os nós, a

Ethernet utiliza CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Colision Detection).   O termo multiple access significa que quando um nó

transmite, todos os outros nós recebem a transmissão.

  Quando um nó quer transmitir, primeiro verifica se algum outro nó está a transmitir, caso isso aconteça ele aguarda, caso contrário inicia a sua transmissão, isto é o carrier sense.

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Ethernet   Para regular a comunicação entre os nós, a

Ethernet utiliza CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Colision Detection).   Caso mais do que um nó envie dados

simultaneamente para a linha, então dá-se uma colisão e, nesse caso os nós param de transmissão durante um período de tempo aleatório e depois tentam novamente; esse período de tempo nunca é o mesmo para ambos os nós de modo a evitar nova colisão.

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Ethernet   Os padrões actuais do protocolo Ethernet são os

seguintes: - 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) - 100 megabits/seg: Fast Ethernet (IEEE 802.3u) - 1 gigabits/seg: Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) - 10 gigabits/seg: 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)

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Elementos físicos - Ethernet   A

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Placa de rede

Hub

Switch

RJ - 45

Pormenor RJ - 45

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Ethernet – Mac address   O endereço MAC (do inglês Media Access

Control) é o endereço físico de 48 bits da estação, ou, mais especificamente, da interface de rede. O protocolo é responsável pelo controle de acesso de cada estação à rede Ethernet.

  Representa-se um endereço MAC escrevendo, exactamente, 12 dígitos hexadecimais agrupados dois a dois.   00:00:5E:00:01:03   00-00-5E-00-01-03

  É um endereço único, i.e., não existem, em todo o mundo, duas placas com o mesmo endereço.

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Fonte: Wikipedia

Ethernet   A maioria das instalações modernas de Ethernet

usam switches Ethernet em vez de hubs. Embora a cablagem seja idêntica à de uma Ethernet com hub (Ethernet Compartilhada), com switches no lugar dos hubs, a Ethernet tem muitas vantagens, incluindo maior largura de banda e cablagem simplificada.

  Redes com switches tipicamente seguem uma topologia em estrela, embora elas ainda implementem uma "nuvem" única de Ethernet do ponto de vista das máquinas ligadas.

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Ethernet   Hoje em dia, "Ethernet" é quase sinónimo de

rede. Por ser um padrão aberto, qualquer fabricante pode fabricar placas e outros componentes de rede e desenvolver soluções, o que aumenta a concorrência e o volume produzido, derrubando os preços. Dentro do cenário atual, desenvolver padrões proprietários de rede não faz muito sentido, pois além de produzir as placas o fabricante precisaria arcar com todos os custos relacionados ao desenvolvimento e à divulgação da tecnologia.

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Token Ring   Mas, nem sempre foi assim. Durante a década

de 1980 o padrão Ethernet disputava a supremacia com dois padrões então proprietários, o ARCNET e o Token Ring. Apesar de atualmente ambos serem ilustres desconhecidos, citados apenas em textos de referência histórica, eles tiveram sua época de glória.

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Token Ring   Como funciona?

  Um pacote especial, chamado pacote de Token circula pela rede, transmitido de comutador em computador. Quando um computador precisa transmitir dados, espera até que o pacote de Token chegue e, em seguida, começa a transmitir os dados.

  Na transmissão em redes Token, os pacotes são transmitidos de estação para estação (daí a topologia lógica de anel). A primeira estação transmite para a segunda, que transmite para a terceira, etc.

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Token Ring   Esta topologia foi descontinuada em detrimento

de Ethernet e é utilizado atualmente apenas em infra-estruturas antigas.

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O que é o modelo OSI?

Modelo OSI   Quando começaram a surgir os primeiros

equipamentos e software para redes de computadores, não existiam normas ou padrões bem definidos;

  Cada empresa fabricante procurava impor os seus modelos próprios, bastante diferenciados entre si e pouco vocacionados para poderem interligar-se e comunicar uns com os outros.

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Modelo OSI   Tornou-se evidente a necessidade de definir

padrões ou standards a nível internacional, por forma a tornar possível a possibilidade dos equipamentos poderem ligar-se e comunicar entre si, independentemente das suas diferenças quer ao nível do hardware quer ao nível do software.

  No final da década de 70, surge, por iniciativa da ISO (International Standards Organizatíon), o modelo OSI (Open Systems lnterconection – que podemos traduzir por Interligação de Sistemas Abertos)

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Modelo OSI   O modelo OSI consiste num conjunto de

protocolos para o fabrico de equipamentos e desenvolvimento de software, destinados a funcionar em redes de computadores.

  O modelo OSI subdivide o processo global da

comunicação de dados entre computadores em sete níveis ou camadas (layers), cada uma das quais com determinadas funções específicas.

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Protocolos   Protocolo é a linguagem usada para transmitir

dados pela rede. Para que dois computadores possam comunicar devem usar o mesmo protocolo, - a mesma linguagem.

  Dois protocolos diferentes podem ser incompatíveis, mas se eles seguirem o modelo OSI, ambos farão as coisas na mesma ordem.

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Modelo OSI   Quando o computador

está a transmitir dados para a rede, uma dada camada recebe dados da camada superior, acrescenta informações de controle pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente inferior.

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Modelo OSI   Quando o

computador está a receber dados, dá-se o processo inverso: uma dada camada recebe dados da camada inferior, processa os dados recebidos removendo informações de controle pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente superior.

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Modelo OSI   O importante é

saber que cada camada adiciona (quando o computador estiver a transmitir) ou remove (quando o computador estiver a receber) informações de controle de sua responsabilidade.

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Modelo OSI

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  Todas as camadas comunicam com as camadas que lhe são adjacentes, ou seja, qualquer camada pode comunicar com a camada directamente acima ou abaixo dela.

Modelo OSI   Camadas dependentes da rede

  Física, Ligação de Dados, Rede   Dependem do meio físico de transmissão, da topologia da

rede

  Camada de Interface   Transporte

  Fornece uma interface independente da rede para ser usada pelas camadas orientadas à aplicação.

  Camadas orientadas à aplicação   Sessão, Apresentação, Aplicação

  Dependem da máquina e do sistema operativo

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Modelo OSI

  Estabelece um interface entre o software de aplicação do utilizador e as camadas inferiores.   Por exemplo: ao solicitar a recepção de e-

mails através do aplicativo de e-mail, este entrará em contacto com a camada de Aplicação do protocolo de rede efectuando tal solicitação.

Aplicação

Modelo OSI

  Funções do nível de aplicação   Transferência de ficheiros.   Mensagens.   Serviço de ficheiros.   Suporte de bases de dados.   Gestão de redes.

Aplicação

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Modelo OSI

  Chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação num formato comum a ser usado pela lista de protocolos.

  Esta camada protocolar vem resolver vários problemas geralmente comuns na transferência de informação, preocupando-se mais com a sintaxe e semântica da informação em vez da transferência fiável de informação que é gerida pelas camadas inferiores.

Apresentação

Modelo OSI

  Funções do nível de apresentação   Sintaxe para transferência de dados.   Traduz os dados do formato do aplicativo

para o formato da rede e vice-versa.

Apresentação

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Modelo OSI

  A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação.

  Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão a ser transmitidos.

  Se a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da ultima marcação recebida pelo computador receptor.

Sessão

Modelo OSI

  Funções do nível de sessão   gerir o modo de comunicação usado pelos

dispositivos intervenientes;   proporcionar e garantir a sincronização;   sincronização de nível superior (ex: na

transferência de ficheiros muito grandes, coloca marcas para em caso de abortar a transmissão não ter que repetir a transferência desde o início).

Sessão

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Modelo OSI

  A função básica desta camada é a de garantir a transmissão total dos dados desde a origem ao seu destino. Para isso, recebe os dados da camada superior (camada de sessão) e segmenta-os em pequenos pedaços, após o qual os passa à camada inferior (camada de rede).

  É responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos para a camada de Rede.

Transporte

Modelo OSI

  Faz o endereçamento dos pacotes.   Converte os endereços lógicos em

endereços físicos.   Também determina a rota (routers) que

os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em factores como condições de tráfego da rede e prioridades.

  Controle de congestionamento.

Rede

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Modelo OSI

  Camada que pega nos pacotes de dados recebidos da camada de rede e transforma-os em quadros(frames) que serão transferidos pela rede, adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede de destino, dados de controle, etc…

  Camada que detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico.

Ligação de dados

Modelo OSI

  Aspectos a considerar:   Formatação de pacotes (divisão e

delimitação dos dados em pacotes)   Transmissão sequencial de pacotes   Confirmação da recepção correcta dos

pacotes   Repetição de pacotes (em caso de erros de

transmissão)   Eliminação de eventuais pacotes

duplicados.

Ligação de dados

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Modelo OSI

  Esta camada está directamente ligada ao equipamento.

  A transmissão real de bits sobre um suporte físico é da responsabilidade da camada física. Ela tem de garantir que um bit transmitido de um ponto seja igual ao recebido noutro ponto.

  Controla a quantidade (bit rate bps) e velocidade de transmissão.

Física

Modelo OSI

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Unidade Camada Função

Camadas relacionadas com o meio

Dados

Aplicação Ligação entre rede e aplicação

Apresentação Representação de dados e encriptação

Sessão Estabelecer sessões de comunicação

Segmentos Transporte Ligações ponto a ponto

Camadas relacionados com o meio

Pacote Rede Roteamento

Frame Dados Endereçamento físico

Bit Física Meio, sinal e transmissão binária