Paper tecnologia comunicacao

1FUNDA1A.PPT - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.

TecnolRedes052001 - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.

R D Se e

TECNOLOGIAS DE REDES DE COMUNICAÇÃORafael T. De Sousa Jr., Dr.

“licença para 1 (uma) impressão”

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R D Se e

TECNOLOGIAS DEREDES DE

COMUNICAÇÃORafael T. De Sousa Jr., Dr.

Universidade de Brasília - UnBDepto. Engenharia Elétrica - ENE

desousa @ unb.brFone: 061 307 2308 R.238

hub-switch

roteador

Estação deGerência deRede

Servidorhub

Rede deTelecomunicações

Serviçode acessoa Internet



R D Se eRoteiro

• Evolução das Comunicações

• Conceitos Básicos• Transmissão analógica X transmissão digital• Multiplexação, FDM, TDM, PAM, PCM

• Estrutura da Rede de Telefonia Pública Comutada• Hierarquia de Comutação• RDI, RDSI-FE, RDSI-FL

• Evolução do Uso de Redes de Comunicação de Dados

• Aspectos de Normalização - Modelos ITU, OSI, Internet, IEEE

• Tecnologias de Redes• Redes de longa distância: STM, ATM, X.25, frame-relay• Redes locais e metropolitanas: ethernet, fast-ethernet, token ring, 100VG-

AnyLan, FDDI I e II, DQDB, ATM• Internet: denominações, endereçamento, roteamento, IP, UDP, TCP


R D Se e

Evolução das Comunicações

História das Comunicações ModernasPrincipais Eventos



R D Se eEvolução das Comunicações

• 1835, telégrafo, S. Morse, comunicação em longa distância, codificação da informação usando código binário

• 1876, telefone, A. Graham Bell, telefonia analógica• ~1880, formação da AT&T• ~1900, comunicações sem fio, G. Marconi, comunicações em longa

distância via rádio• 1906, válvula elétrica, L. DeForest, amplificadores de sinal e repetidores• 1945, conceito de satélite geo-estacionário, A.C. Clarke• 1947, transistor, Bell Labs, miniaturização dos equipamentos de telecom• 1957, Sputnik 1, URSS• 1959, circuitos integrados, Texas Instruments e Fairchild, integração dos

equipamentos



• 1962, PCM, Bell Labs, introdução da portadora digital T1

• 1965, Intelsat 1, primeiro satélite de comunicações internacionais em órbitageo-estacionária

• 1966, conceito de transmissão em fibra ótica, C.K. Kao

• 1966, fax, Xerox

• ~1970, fibra ótica de vidro de sílica, Corning Glass Works

• ~1970, ARPANET, DARPA

• 1971, microprocessador, Intel

• 1972, UNIX

• 1971-1973, e-mail, FTP, TCP, Internet

• 1979, primeira rede de telefonia celular pública, Japão




• 1980, Comitê 802, IEEE

• 1981, PC, IBM

• 1982-1984, fim do monopólio e divisão da AT&T

• 1979-1984, Modelo OSI, X.25 (84)

• 1984, mais de 1.000 hosts na Internet, introdução do DNS

• 1988, primeira rede nacional RDSI, França

• 1989, mais de 100.000 hosts na Internet

• 1990-1992, world wide web

• 1996, mais de 4.000.000 de hosts na Internet


R D Se e

Conceitos Básicos

Transmissão analógica X transmissão digitalMultiplexação, FDM, TDM, PAM, PCM



R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital

• freqüências presentes na voz humana: 100-10.000 Hz

• instrumentos musicais: 50-15.000 Hz

• freqüências distinguidas pelo ouvido humano: 30-16.500 Hz

• faixa de freqüências de operação da rede de telefonia: 300-3.000 Hz

• duas formas de transmissão dos sinais de voz

• analógica: sinais contínuos de voltagem variando no tempo

• digitais: sinais em forma de pulso com valores discretos de voltagem

• trasmissão exclusivamente analógica na rede telefônica até ~1962 e ainda largamente utilizada

• cada vez mais transmissões digitais na rede de telecomunicações



• Sinais de voz, som, vídeo, fotografia ou dados podem ser transmitidos sob forma digital através de uma corrente de pulsos com valores discretos de amplitude: símbolos 0 e 1

• Dados de computadores podem ser transmitidos diretamente sobre um canal digital

• Informações anlógicas precisam ser convertidas para um formato digital• A taxa de transmissão requerida para cada sinal depende da faixa de

frequências presentes no sinal analógico e da quantidade de níveis defrequência a ser reproduzido (Teorema de Nyquist)• Uma chamada telefônica, usando banda passante padrão de um circuito de voz

de 4 KHz, necessita de uma taxa de transmissão de 64 Kbps• A taxa de amostragem é pelo menos o dobro da maior das freqüências do sinal

de entrada: 8 KHz. Cada amostragem é codificada em 8 bits• 8 bits X 8 KHz = 64 Kbps




• Transmissão digital veicula informações na forma de símbolos chamados bits

• Um bit só pode ter dois valores 0 e 1, nada mais

• pequenas alterações do sinal não alteram o conteúdo informacional

• somente distorções maiores podem mudar um valor de 0 para 1 e vice-versa

• Transmissão analógica veicula informações através de ondas que variam continuamente em amplitude ou frequência

• Toda pequena alteração da onda implica em correspondente degradação do conteúdo informacional



• Em todo sistema de transmissão, o sinal recebido difere do sinaltransmitido:

• Atenuação

• Ruídos branco e impulsivo

• Atraso de propagação e jitter

• Interferência mútuas: crosstalk, intermodulação, eco

• Auto-interferências: eco, interferência intersimbólica




• Efeito dos distúrbios em sistemas analógicos

• uma vez introduzido, um distúrbio não pode mais ser eliminado e degrada o conteúdo informacional

• a degradação se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal

• Efeito dos distúrbios em sistemas digitais

• um distúrbio não altera o conteúdo a não ser que se torne tão severo que impossibilite o reconhecimento dos símbolos pelo receptor

• até um certo limiar de distúrbio, a transmissão é perfeita e o sinal original pode ser regenerado eliminando as degradações do conteúdo informacional

• a degradação não se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal



Recebido

Retransmitido

Distúrbios

Sinal Original

Atenuação

Atraso



R D Se eMultiplexação

• Crescimento da quantidade de canais necessárias à rede telefônica

• Impossibilidade ou inviabilidade econômica de instalar mais cabos e outras facilidades

• Necessidade de veicular mais de um circuito de voz sobre um mesmo canal físico

• banda passante do canal muito maior que a de cada circuito individual

• canais de voz de 4KHz transpostos para freqüências mais altas

• Técnicas básicas:

• FDM

• TDM

• STDM


R D Se eMultiplexação

• FDM - frequency division multiplexing

• divisão do espectro de freqüências em partes alocadas para cada canal

• técnica básica para os sistemas de portadora analógica

• TDM - time division multiplexing

• divisão do tempo do canal em intervalos

• sinais de entrada são amostrados em alta velocidade e as amostram ocupam intervalos de tempo do canal sucessivamente

• combinada com a codificação PCM - pulse code modulation, é a técnica mais usada para os sistemas de portadora digital



R D Se eFDM - Frequency Division Multiplexing

Canal 1, 4KHz

Canal 12, 4KHz

Portadora62 KHz

Portadora106KHz

Canal 2, 4KHzCanal 3, 4KHz......Canal 10, 4KHzCanal 11, 4KHz

Canal FDM48 KHz

60KHz 108KHz


R D Se eTDM - Time Division Multiplexing

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

A

B

C

5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A

Multiplexador

• Divisão no Tempo: turno de um canal de cada vez

• Multiplexação: todos os canais de entrada compartilham o canal de saída

Time Slot

TDM



R D Se ePAM - Pulse Amplitude Modulation

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5

A

B

C


Multiplexador

• Cada pulso PAM é uma amostra de um canal de entrada em determinado instante

• A taxa de amostragem é pelo menos o dobro da maior das freqüências do sinal de entrada (Teorema de Nyquist)

Time Slot

PAM


R D Se ePAM - Pulse Amplitude Modulation - Quantização

• A quantização mede os pulsos PAM com relação a uma determinada escala• A escala de quantização é não-linear pois a maior parte da informação está na voz

mais suave


Time Slot

PAM

Escala deQuantização

MaiorQuantidadedeInformação



R D Se ePCM - Pulse Code Modulation

• A codificação consiste em atribuir um código binário para cada nível dos pulsos PAM• O código binário é transmitido na forma de pulsos digitais


Time Slot

PAM

Escala deQuantização

00000001

10010001

00010000

PCM

10010001 00000001 00010000

Codificaçãocom 8 bits

Canal C Canal B Canal A


R D Se ePCM - Pulse Code Modulation - Quadro

• Em cada quadro, 8 bits são usados para codificação da informação em cada canal• A cada 6 quadros, o bit menos significante de cada canal é usado para sinalização• Para efeito de sincronização, 1 bit de quadro é inserido após a seqüência de 24

canais de 8 bits

Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 24

Voz

Bits deSupervisão e

SinalizaçãoBit de

Quadro

1 quadro, 193 bits, 125µs



R D Se ePCM - Pulse Code Modulation - Portadora T1

• Na central ou em um equipamento terminal, ocorre a conversão da voz para o código digital• Conversações nos 24 canais são multiplexadas para a linha T1 • A velocidade na portadora T1 é de 1,544 Mbps, chamada DS-1 ou T1• Se forem utilizados 30 canais de entrada/saída a velocidade é de 2,048 Mbps, chamada E1

Repetidor

Canal 1

Canal 24

Canal 1

Canal 24

Linha T1Central Central

MUX MUX


R D Se eModos de Transmissão

• Difusão irrestrita - Broadcast

• Difusão restrita - Multicast

• Ponto-a-ponto




R D Se eDireção e Simultaneidade das Transmissões

• Comunicação simplex

• Comunicação duplex

• bidirecional alternada - half-duplex

• bidirecional simultânea - ful-duplex


R D Se eServiços de Redes

• Com conexão

• com base em comutação de circuitos físicos dedicados

• com base em circuitos virtuais comutados - pacotes ou células

• Sem conexão

• com base em datagramas



R D Se e

Estrutura da Rede de Telefonia Pública Comutada

Hierarquia de ComutaçãoRDI

RDSI-FERDSI-FL


R D Se eEstrutura da Rede Telefônica Pública Comutada

• Conexões ponto-a-ponto, adotadas nos primeiros sistemas • Comunicações estabelecidas manualmente por um operador• Utilização inviável nos grandes sistemas telefônicos atuais




• Topologia em estrela• Todas as chamadas roteadas através do comutador central• Substancial redução do número de linhas necessárias

ComutadorCentral



CentralLocal

CentralTrânsito I

CentralTrânsito II

CentralTrânsito III

CentralTrânsito IV



R D Se e

Evolução do Uso de Redes de Comunicação de Dados

Sistemas Centralizados, Sistemas DepartamentaisEstações de Trabalho, Microcomputadores

Redes LocaisArquiteturas de Redes de Comunicação de Dados


R D Se eComunicações de Dados - Sistemas Centralizados

BATCH

BATCH

TIMESHARING

Características:

• Grandes CPD• Processamento Batch• Tarefas científicas• Grandes quantidades de cálculo• Tempo desocupado

Evolução:

• Popularização do computador• Aumento de capacidade (HW)• Grande utilização• Aumento da população no CPD



R D Se eComunicações de Dados - Terminais Remotos

Características:

• Teleprocessamento• Compartilhamento de recursos• Limitações de acesso

Evolução:

• Redução de custos de HW• Aumento de capacidade

– Recursos– Processamento

• Aplicações “on line”• Respostas mais rápidas


R D Se e

Características:

• Dedicados• Especializados• Potência adequada• Capacidade adequada

Evolução:

• Compartilhamento de recursos especializados

• Compartilhamento de dados• Aumento da complexidade dos

sistemas dedicados

Comunicações de Dados - Sistemas Departamentais



R D Se e

Características:

• Interface usuário gráfica• Multi-processos (UNIX)• Dedicada ao usuário• Capacidade e aplicações

Evolução:

• Interoperação em redes• Compartilhamento de dados• Sistemas distribuidos

Comunicações de Dados - Estações de Trabalho


R D Se e

Características:

• Interface usuário gráfica• Dedicada ao usuário• Aplicações de escritório

Evolução:

• Compartilhamento de dados• Redes locais• Integração corporativa

Comunicações de Dados - Microcomputadores




R D Se e

Características:

• Compartilhamento de recursos

– Hardware– Software– Informação

• Independência de sistemas

• Modularidade

• Especialização

Comunicações de Dados - Redes de Computadores

SUB-REDE DECOMUNICAÇÃO

DE DADOS



R D Se eComunicações de Dados - Elementos Funcionais

LINHAS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS

DISPOSITIVOS DE ACESSO AO MEIO

CONTROLE DO ENLACE DE DADOS

MECANISMO DE ENDEREÇAMENTO

EMPACOTAMENTO E DESEMPACOTAMENTO

ARMAZENAMENTO E CONTROLE DE FLUXO

SISTEMA DE TRANSAÇÃO, GERÊNCIA DE DIÁLOGO

CONVERSÃO DE DADOS

MANTER CAMINHO FÍSICO

GARANTIR CONVERSA EM BITS

COMPARTILHAR RECURSOS/MEIO

ENVIAR MENSAGENS PARA DESTINO CERTO

ACOMODAR DIFERENÇAS DE TAMANHO DE MENSAGENS

RESOLVER DIFERENÇAS DE VELOCIDADE DE PROCESSAMENTO

ACOMODAR PADRÕES DIFERENTES DE INTERMITÊNCIA

ACOMODAR DIFERENÇAS DEFORMATO, CÓDIGOS, LINGUAGENS


R D Se e

USUÁRIO/APLICATIVO

USUÁRIO/APLICATIVO

Trans. Local: Chaveamento/Multiplex

Trans. Local: Chaveamento/Multiplex

MODEM

DLC

Endereçamento/Roteamento de Pacotes

Gerenciamento de Diálogo

Conversão de Protocolos

Conversão de Protocolos

Gerenciamento de Diálogo

DLC

Endereçamento/Roteamento de Pacotes

MODEM

Interações entre Elementos Funcionais



R D Se eElementos Funcionais - Arquitetura e Implementação

ARQUITETURA

IMPLEMENTAÇÃO

Definição das funções que uma rede de computadores e seus componentes devem executar

Distribuição dessas funções através dos elementos de hardware e software da rede


R D Se e

• Interconexão de sistemas distintos sem utilização de um padrão comum

• A instalação de outro sistema exige o desenvolvimento de “N” interfaces, sendo “N” a quantidade de sistemas já participantes do ambiente

Arquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes

Sistema A

Sistema B

Sistema DSistema C

interfaceA-B

interfaceA-D

interfaceC-D

interfaceA-C interface

B-DinterfaceB-C



R D Se e

• Interconexão de sistemas distintos com utilização de protocolos comuns• A instalação de outro sistema requer apenas a compatibilização do mesmo com

os protocolos já definidos para o ambiente:• Capacidade de integração de sistemas• Clareza na definição das funcionalidades• Capacidade de evolução de produtos• Economia no desenvolvimento• Gerência completa do ambiente

Arquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes

Sistema A

Sistema B

Sistema DSistema C

Protocolos-Padrãode Comunicações


R D Se eArquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes

Protocolos:

• regras de interação...• entre elementos funcionais pares...• para executar funções de rede

Elementos de um protocolo:

• SINTAXE: formato das mensagens• SEMÂNTICA: significado dos dados nas mensagens• SEQÜÊNCIA: procedimentos para a troca de mensagens



R D Se e

Aspectos de NormalizaçãoEvolução da Demanda

Órgãos e Principais Áreas de PadronizaçãoModelo ITU

Modelo de Referência OSIArquitetura Internet

Série IEEE 802


R D Se eNormalização - Evolução da Demanda

VELOCIDADE

INTELIGÊNCIA

ComunicaçõesPersonalizadas

ComunicaçõesMultimeios

CorreioEletrônico

Vídeo sobDemanda

HDTV sobDemanda

Telefonia,Fax, Texto

ÁudioHiFi

Imagem CATV HDTV



R D Se eNormalização - Conceitos Básicos

• PACOTE (PACKET)• Bloco de informações identificado por um cabeçalho de nível 3

• QUADRO (FRAME)• Bloco de tamanho variável• Identificado por um cabeçalho de nível 2

• CÉLULA (CELL)• Bloco de tamanho fixo• Identificado por um cabeçalho de nível 2

• COMUTAÇÃO RÁPIDA DE PACOTES• Técnica para prover maior capacidade através da...

• Redução do processamento dos pacotes em nós intermediários e...• Confiando em protocolos dos nós finais para recuperação de erros


R D Se eNormalização - Conceitos Básicos

• FRAME RELAY

• Transferência de quadros sem recuperação de erros ponto a ponto

• FRAME SWITCHING

• Transferência de quadros com recuperação de erros ponto a ponto

• CELL RELAY

• Transferência de células sem recuperação de erros ponto a ponto



R D Se eNormalização - Órgãos e Padrões

• ITU-TSS (ex CCITT):• Sistema de Sinalização nº 7 e rede inteligente• Gerência de Rede de Telecomunicações TMN• N-ISDN: X.25 sobre ISDN, LAP-D origem de frame relay• B-ISDN: SDH, STM, ATM

• ISO:• Modelo de Referência OSI• Serviços de Dados• Gerência de Rede: CMIS, CMIP, MIB, Áreas Funcionais Básicas

• IEEE:• Redes Locais 802.x: LLC e MAC CSMA/CD, TB, TR, FDDI, FE• Redes Metropolitanas: FDDI, 802.6 DQDB

• IAB:• Serviços de Dados• Gerência de Rede: SNMP, MIB


R D Se eNormalização - Modelo de Referência ITU-T

Modelo de Referência para Redes de Serviços Integrados

TRANSPORTEISDN

INTELIGÊNCIARede de

SinalizaçãoIN

GERÊNCIARede de Suporte

à OperaçãoTMN

Rede de Serviçosao Usuário



R D Se eNormalização - Modelo de Referência OSI

• RM-OSI: Reference Model for Open Systems Interconnection

• Modelo de Referência para a Interconexão de Sistemas Abertos - Norma ISO-7498

• ISO - International Organization for Standardization

• Sistema Aberto:

• sistema que atende os padrões OSI na comunicação com outros sistemas também aderentes a tais padrões,

• sem condicionar-se a particularidades de implementação ou de tecnologia


R D Se eModelo de Referência OSI - Conceitos

S IS T E M A A S IS T E M A B

U s u á r io P re s id . d e E m p re s a n o B ra s i l P re s id . d e E m p re s a n a F ra n ç a

A p l ic a ç ã o S e c re tá r ia : fa z a n o ta ç õ e s ,d a t ilo g ra fa , a n e x a d o c u m e n to s

S e c re tá r ia : p re p a ra p a ra a le i tu ra ,c o lo c a n a o rd e m

A p re s e n ta ç ã o T ra d u to r : t ra d u z d e P o r tu g u ê s p a raIn g lê s

T ra d u to r : tra d u z d e In g lê s p a raF ra n c ê s

S e s s ã o A rq u iv is ta : re g is tra re fe rê n c ia s ,d a ta , c o n te x to

A rq u iv is ta : re c u p e ra e re g is trare fe rê n c ia s , d a ta , c o n te x to

T ra n s p o r te D e s p a c h a n te : c o lo c a e fe c h ae n v e lo p e , c o lo c a e tiq u e ta e s e lo

D e s p a c h a n te : v e r i f ic a e t iq u e ta es e lo , c o n firm a re c e b im e n to

R e d e F u n c io n á r io C o rre io : d e f in e a ro te ,e s c o lh e o m e io d e e n v io

F u n c io n á r io C o rre io : C o n fe re ac h e g a d a

E n la c e P re p a ra d o r d e m a lo te : e m p a c o ta ,a n e xa lis ta d e e n v io

P re p a ra d o r d e m a lo te :d e s e m p a c o ta , c o n fe re l is ta

F ís ic a C a rre g a d o re s e C o n d u to re s :re c o lh e m m a lo te , tra n s p o r ta m

C a rre g a d o re s e C o n d u to re s :tra n s p o r ta m , e n tre g a m m a lo te

m e io d e tra n s fe rê n c ia



R D Se e

camada 7 APLICAÇÃO

camada 6 APRESENTAÇÃO

camada 5 SESSÃO

camada 4 TRANSPORTE

camada 3 REDE

camada 2 ENLACE

camada 1 FÍSICA

Modelo de Referência OSI - Estrutura


R D Se e Modelo de Referência OSI - Conceitos

• Arquitetura: funções que a rede e seus elementos têm de executar

• Serviços: definição das tarefas executadas por uma Entidade de uma camada, ou seja Entidade da Camada N

• Protocolo: regras e procedimentos para o diálogo entre entidades de mesmo nível, ou seja entidades pares, instaladas em sistemas abertos distintos



R D Se eModelo OSI - Protocolos e Serviços

Camada N

Camada N-1

Camada N+1

Serviço N

Serviço N-1

Entidade N

Usuário do

Serviço N

Serviço N

Serviço N-1

Entidade N(entidade par)

Usuário do

Serviço N

SISTEMA ABERTO A

SISTEMA ABERTO B

caminho virtual N-1

Protocolo NUDP

UDP

UDP - Unidade de Dados do Protocolo ouPDU - Protocol Data Unit


R D Se eModelo de Referência OSI - Conceitos

• A estruturação em camadas permite que a implementação da camada “N” seja independente das formas de implementação das camadas adjacentes “N+1” e “N-1”

• Os protocolos, apesar de rigorosamente especificados, não limitam as formas de implementação ou a tecnologia a ser empregada

• Possíveis evoluções e aperfeiçoamentos dos protocolos devem assegurar a compatibilidade com versões anteriores



R D Se e

SISTEMAABERTO

SISTEMA ABERTORETRANSMISSOR

SISTEMAABERTO

APRESENTAÇÃO

CAMADAS

APLICAÇÃO

SESSÃO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FÍSICA

Protoc.de Rede

Protoc.de Enlace

Protoc.Físico

Protoc.de Rede

Protoc.de Enlace

Protoc.Físico

Protocolo de Aplicação

Protocolo de Apresentação

Protocolo de Sessão

Protocolo de Transporte

MEIO FÍSICO

Modelo de Referência OSI - Componentes


R D Se e

Física: define o tipo de meio usado para a conexão, tipo de cabos e conectores, níveis de sinal, velocidade de transmissão, método de codificação...

Enlace: descreve regras para estabelecer, manter e liberar conexões de enlace. Define o formato do quadro e procedimentos para acesso e controle ao nível físico

Rede: endereçamento e roteamento de mensagens entre diversas redes, controla congestionamentos

Transporte: provê serviços orientados a conexão com total integridade das mensagens. Controla o fluxo e o reconhecimento das mensagens

Sessão: estabelece, sincroniza, gerencia e termina dialógos entre usuários. Também responsável pela conversão de nomes em endereços de rede

Apresentação: representa e interpeta a sintaxe das mensagens, provê conversão do formato da mensagem quando necessário

Aplicação: presta serviços básicos para o usuário final (ex.: banco de dados distribuído e correio eletrônico)

Modelo de Referência OSI - Funções das Camadas



R D Se eModelo OSI - Sistemas Abertos Intermediários


R D Se e

1234567

Modelo OSI - Conversa entre Camadas Pares



R D Se e

Apresentação

Aplicação

Usuário noSistema A

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Físico

Apresentação

Aplicação

Usuário noSistema A

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

FísicoF E R T S A A Dados E F F E R T S A A Dados E F

E R T S A EA Dados E R T S A EA Dados

R T S A A Dados R T S A A Dados

T S A A DadosT S A A Dados

S A A Dados S A A Dados

A A DadosA A Dados

A Dados A Dados

DadosDados

Modelo OSI - Conversa entre Camadas Pares


R D Se eModelo OSI - Padrões Principais

• Aplicação

• MHS X.400: Message Handling System - Correio Eletrônico

• EDIM X.435: Electronic Data Interchange Message - Mensagem de Intercâmbio Eletrônico de Dados

• X.500: Serviço de Diretório (catálogo de rede)

• FTAM: File Transfer Access and Management - Transferência de Arquivos

• VT: Virtual Terminal - Terminal Virtual

• JTM: Job Transfer Management - Gerência e Tranferência de Jobs

• RDA: Remote Database Access - Acesso Remoto a Bancos de Dados

• MMS: Manufacturing Message Specification

• CMIP: Common Management Information Protocol - Protocolo de Gerência de Rede



R D Se eModelo OSI - Padrões Principais

• Outros• Protocolos de Suporte de Aplicação:

• ACSE: Association Control Service Element

• ROSE: Remote Operations Service Element

• RTSE: Reliable Transfer Service Element

• TP: Transaction Processing

• CCR: Commitment, Concurrency and Recovey

• Apresentação ASN.1: Abstract Syntax Notation 1 - Notação de Sintaxe Abstrata

• Protocolo de Sessão

• Protocolos de Transporte: TP0 a TP4

• Protocolos de Rede: CONS X.25 Nível 3, CNLS

• Protocolos de Enlace e Camada Física: X.25 e Redes Locais


R D Se e

Intra-rede

Interface de Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

Intra-rede

Interface de Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

Intra-rede

Protocolo IPICMP, ARP, RARP

Protocolo deQuadros

ProtocoloFísico

ProtocoloFísico

Protocolo deQuadros

Protocolo IPICMP, ARP, RARP

Protocolos TCP e UDP

Protocolos de Aplicação

Telnet, FTP, SMTP, SNMP ...

Intra-rede

Normalização - Arquitetura Internet ou TCP/IP



R D Se e

Drivers de hardware e Protocolos de Acesso ao Meio

ARP RARP

IP (com ICMP e IGMP)

TCP UDP

SMTP RPC rlogin ersh

FTP

TELNET DNS

SNMP

ASN1TFTP

BOOTPe DHCP RPC

NFS

XDR

PROGRAMAS APLICATIVOS

USUÁRIOS

HARDWARE

Arquitetura TCP/IP - Protocolos


R D Se e

SUB-REDE Diversas tecnologias: Ethernet, ATM, Token Ring, FDDI, Frame Relay, X.25, SLIP, PPP

REDE (3) Formação de (inter)redesTransferência de Dados na RedeDeterminação de RotasModo Datagrama IPBalanceamento de Carga

TRANSPORTE (4) Transferência Fim-a-FimConfiávelGerência de SessõesControle de FluxoCom conexão: TCP, sem conexão: UDP

APLICAÇÃO (5-7) Acesso direto ao TCP ou UDPAplicações simples

Arquitetura TCP/IP - Funções das Camadas



R D Se eArquitetura TCP/IP - Padrões Principais

• Aplicação

• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol - Correio Eletrônico

• FTP: File Transfer Protocol - Transferência de Arquivos

• NFS: Network File System - Sistema de Arquivos de Rede

• TELNET: Terminal Virtual

• DNS: Domain Name System - Esquema de Identificação de sistema na rede

• HTTP: Hypertext Transfer Protocol - Protocolo de transferência de hipertextos, suporte da WWW (World Wide Web)

• SNMP: Simple Network Management Protocol - Protocolo de gerência de rede


R D Se eArquitetura TCP/IP - Padrões Principais

• Outros

• XDR: eXternal Data Representation - protocolo de apresentação para representação e formatação de dados

• RPC: Remote Procedure Call - Execução de operações em sistemas remotos

• TCP: Transmission Control Protocol - Protocolo de Transporte com conexão

• UDP: User Datagram Protocol - Protocolo de Transporte sem conexão

• IP: Internet Protocol - Protocolo de formação de Rede

• ARP/RARP: Address Resolution Protocol/Reverse Address Resolution Protocol -Protocolos de tradução/conversão de endereços



R D Se e

Apresentação

Aplicação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

OSI INTERNET

Intra-rede

Interface deRedeInter-rede

Transporte

Aplicação

Artquiteturas OSI e TCP/IP - Estrutura Comparada


R D Se e

Enlace

FísicaIEEE802.3

IEEE802.4

IEEE802.5

IEEE 802.2

IEEE802.12

...

IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers

IEEE 802.1

OSI IEEE

LLC

MAC

PHYPMD

Normalização - Arquitetura IEEE 802



R D Se e

• 802.1: esclarece como os padrões IEEE se relacionam uns com os outros e como se classificam dentro do modelo OSI

• 802.2: LLC-Logical Link Control, mecanismos para troca de mensagens:• sem conexão: transmissão de mensagens para um único endereço ou para um

grupo de endereços ou para todos os endereços• com conexão

• Métodos de acesso ao meio• 802.3: ethernet CSMA/CD e fast ethernet (100 Mbps)• 802.4: token bus• 802.5: token ring• 802.6: DQDB• 802.12: 100 VG-AnyLAN• FDDI e FDDI-II seguem o modelo, embora sejam definidos pela ANSI

Normalização - Arquitetura IEEE 802


R D Se e

CAMADAS OSI

APLICAÇÃO

APRESENTAÇÃO

DTE

AUI

MAU

MDI

PMA

MEIO

LLCLOGICAL LINK CONTROL

MACMEDIA ACCESS CONTROL

PLSPHYSICAL SIGNALING

IEEE 802.3CSMA/CD

camadas altas

SESSÃO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FÍSICA

AUI - Attachment Unit Interface MAU - Medium Attachment UnitMDI - Medium Dependent Interface PMA - Physical Medium Attachment

Arquitetura IEEE 802 - Estrutura - Exemplo Ethernet



R D Se eNormalização - Gerência de Rede

• Redes TCP/IP• gerência mais simples, menos genérica• Protocolos de gerência de rede: SNMP, SNMPv2• Informações para gerência de rede: MIB-I, MIB-II, RMON

• Redes OSI• Áreas funcionais da gerência de rede:

• Configuração• Falhas• Desempenho• Contabilização• Segurança

• Serviços da camada aplicação: CMIS• Protocolo da camada aplicação: CMIP• Informações para gerência de rede: MIB

• Gerência específica das telecomunicações: TMN


R D Se eNormalização - Gerência de Rede - Áreas FuncionaisÁreas FunçõesCONFIGURAÇÃO Controle das configurações física e lógica

Identificação de elementos de redeManipulação do estado da rede

FALHAS Detecção de comportamento de rede anômaloIsolação de problemas de rede e DiagnósticoControle e Solução de Problemas de Rede

DESEMPENHO Análise de taxas de erro na redeAnálise de capacidade de redeObtenção de desempenho de rede ótimo

CONTABILIZAÇÃO Coleta de dados de utilização de recursosProcessamento dos dados de utilização

SEGURANÇA Controle do acesso à rede para operações de gerênciaAtivação de serviços e mecanismos de segurançaColeta de dados para auditoria da segurança



R D Se eNormalização - Gerência de Rede - SNMP

NÃO SNMP

WANEstação GerenteSNMP

NMSMIB

LAN

RMON MIB

Ag MIB

Ag MIB Ag MIB Ag MIB

Repository

AgenteProcurador

(Proxy)

Ag MIB

mapeamento

Sistema GerenteNão-SNMP

Rede sem SNMPgerenciada via

Procurador

SNMP


R D Se eNormalização - Gerência de Rede - OSI

Sistema Gerente Sistema Gerenciadocomunicações

Gerente Agenteoperações de gerência

notificações

operações de gerência

notificações

execução de Objetos

Gerente Agente

Objetos

Gerente Agente

Objetos

Agente

Objetos

Gerente



R D Se eNormalização - Gerência de Rede - TMN

Rede deComunicação de dados

Comutação Transmissão Serviço a ValorAgregado ComutaçãoTransmissão

Rede deTelecomunicações(ambiente gerenciado)

Sistema deOperação



Estação deTrabalho

TMN


R D Se eNormalização - Inteligência - Redes Inteligentes



R D Se eNormalização - Inteligência - Sinalização No. 7


R D Se eNormalização - Inteligência

• Capacidades de redes inteligentes• Processamento necessário ao estabelecimento e manutenção da conexão entre

fonte e destino da informação• Gerência da informação "au vol" durante à transmissão

• Identificação dos usuários:• identificação simbólica• associação de atributos relativos ao comportamento, possibilidades de conexão

e direitos de utilização

• Gerência e serviços:• autoconhecimento sobre a estrutura de rede, de modo a gerenciar defeitos e

falhas• assegura um serviço contínuo "fim-a-fim" e permitir uma administração de rede

pro-ativa• flexibilidade para os usuários e mais qualidade aos serviços: acesso em

qualquer lugar, independente do protocolo ou da interface utilizada.



R D Se eNormalização - Inteligência

• Serviços de redes inteligentes• Número de acesso universal

• Bloqueio de chamada

• Destinatário alternativo

• Fila de chamadas

• Roteamento sob critério

• Conversão de formato:• síntese de voz

• correio de voz

• síntese da escrita

• comunicação por fio para comunicação sem fio

• Tradução em tempo real


R D Se e

• Ethernet• Token Ring• FDDI-I - Fiber Distributed Data Interface• FDDI-II• Fast-Ethernet 100baseT• 100VG-AnyLAN• DQDB - Distributed Queue Dual Bus• N-IDSN, B-ISDN• X.25 e frame relay• SDH - Synchronous Digital Hierarchy• STM - Synchronous Transfer Mode• ATM - Assynchronous Transfer Mode

Normalização - Transporte - Redes de Alta Velocidade



R D Se e

Tecnologias de Redes

Redes locais e metropolitanas: ethernet, fast-ethernet, token ring, 100VG-AnyLan, FDDI I e II, DQDB, ATM

Redes de longa distância: X.25, frame-relay, STM, ATMInternet: denominações, endereçamento, roteamento, IP, UDP,

TCP


R D Se e

A detecta meio livre e começa a transmitir

B detecta meio livre e começa a transmitir

Colisão

B detecta colisão. Pára Tx. Começa reforço

A detecta colisão. Pára Tx. Começa reforço

C detecta colisão. B e A param reforço

A B C

Ethernet - IEEE 802.3 - CSMA/CD



R D Se eEthernet - IEEE 802.3 - CSMA/CD

• 10 Mbps

• Quadro• Tamanho mínimo: 64 bytes

• Tamanho máximo: 1518 bytes

• Padrões de interface física:• 10base5

• 10base2

• 10baseT

• 10baseF

• Topologias• Barra• Estrela

Fibra óptica2 Km

UTP

TXMAU

RX

TXMAU

RX

Fibra óptica2 Km


R D Se e

• topologia em estrela

• utiliza concentrador multi-repetidor (Hub)

• cabo par trançado telefônico EIA/TIA cat. 3 UTP - 2 pares (Tx/Rx)

• segmentos de até 100 metros (ponto a ponto)

• máximo de 1024 nós na rede

• conectores RJ45. No Hub, também BNC e AUI

• maior tolerância a falhas

Ethernet - IEEE 802.3 - Padrão 10BaseT



R D Se eFast-ethernet - IEEE 802.3 - 100BaseT

• Extensão simples e direta do padrão 10BaseT

• Transmissão a 100 Mbps, usando CSMA/CD

• MII - Media Independent Interface: equivalente ao AUI

• Auto-detecção da velocidade da rede 10/100 Mbps

• Rede limitada a 2 repetidores




R D Se e

12345678

12345678

Tx

Rx

Estação Hub

12345678

12345678

Tx

Rx

Estação Hub

Tx/Rx

Fast-ethernet - 100BaseT - Transmissão

• 100BaseTX

• 100Mbps = 1par * 125 MHz * 80%

• código 4B5B

• 100BaseT4

• 100Mbps = 3pares * 25MHz * 133%

• código 8B6T (compressão)

• 100BaseFX

• 100Mbps = 1 fibra * 125 MHz * 80%

• código 4B5B

• 1 fibra Tx, outra Rx


R D Se eToken Ring - Método Single Token

Rx Tx

token livre

Tx recebe o token e o muda p/ocupado

Rx Tx



R D Se e

Tx recebe a mensagem de volta

Rx Tx

Tx libera o tokene retira a mensagem

Rx Tx

Token Ring - Método Single Token


R D Se eToken Ring - IEEE 802.5

• 4 ou 16 Mbps

• Tamanho máximo do quadro: 17800 bytes

• Padrões de interface física:• tipos de cabos: STP 150ohms e UTP comum

• utiliza um concentrador passivo para ligar as estações (MAU - MultistationAccess Unit)

• topologia• anel lógico - estrela física



R D Se e

RingIn RingOut

Estações inseridasno anel

Estaçãofora do anel

TCU - trunkcoupling unit lobe cable

Token Ring - 802.5 - Anel Lógico / Estrela Física


R D Se e100VG-AnyLAN - IEEE 802.12

• transmissão de quadros Ethernet e Token Ring a 100 Mbps • Novo método de acesso chamado Prioridade por Demanda - DPAM

(Demand priority Access Method)• Tem base em um hub central inteligente que varre circularmente os nós da rede• uma estação, desejando transmitir, sinaliza sua demanda ao hub• se a rede estiver disponível, o hub reconhece o pedido e á estação começa a

transmitir seus pacotes para o hub• o hub decodifica o endereço de destino de cada pacote e comuta os pacotes

para as respectivas portas de destino• caso mais de uma demanda seja recebida ao mesmo tempo, o hub usa um

esquema simples de turno (round robin) para reconhecer os pedidos• Pode existir até 3 níveis hierárquicos para os hub



R D Se e

estações transmitem 1pacote por turno

1 2 3 4

1 2

1 2 31 2 3

1 2 31pacote por turno

1pacote por turno

1pac./turno

1pac./turno

hub: 2 pac./turnohub: 3 pac./turno

hub: 6 pac./turnohub: 3 pac./turno

hub raiz

100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Método DPAM


R D Se e

IDLE

REQ

IDLE

REQ

CLEAR

TX DADOS

IDLE

Estação Transmitindo Estação Recebendo

IDLE/REQ

IDLE/REQ

INCOMING

CLEAR

INCOMING

RX DADOS

IDLE




R D Se e

Turno comPrioridade Normal

Turno comPriridade Alta

A

B

C

a1

b1

c1

a2

b1

c1

a2

c1

a2

A

B

C

a1

b1

c1

a1

b2

c1

a1

c2

a1

b2

c2 c2



R D Se e100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Especificações Físicas

• Alternativas de cabeamento

• 100BaseT4: 4 pares, categoria 3, 4 e 5, UTP (transmissão: 4 pares, recepção: 4

pares, controle: 2 pares de entrada e 2 pares de saída)

• 100BaseTx: 2 pares, categoria 5 UTP ou STP Tipo 1

• 100BaseFx: par de fibras óticas

• Regras de Topologia

• qualquer topologia 10BaseT ou Token Ring sobre par trançado ou fibra ótica



R D Se eFDDI - ANSI X3T9.5• Fiber Distributed Data Interface

• Anel duplo com fluxo de dados em sentidos opostos• corrente de símbolos passando pelos repetidores, pequeno atraso, sem armazenamento,

leitura durante a passagem

• Acesso à rede semelhante ao Token Ring, com modificações:• o token livre é gerado após a transmissão do quadro, permitindo que múltiplos quadros

circulem pelo anel em um mesmo instante• a retenção do token é temporizada

• o mesmo tempo de circulação do token vale para todas as estações do anel• o procedimento de inicialização estabelece um tempo adequado, TTRT, para que o

token contorne o anel integralmente• toda estação verifica o endereço de destino• toda estação repete o quadro, salvo a estação de origem

• Serviço síncrono e serviço assíncrono


R D Se e

Estação transmissora espera token livre

Tx

token livre

Tx recebe o token e o muda p/ocupado

Tx

Tx acrescenta endereços e dados e transmite quadros síncronos

Tx

Se houver tempo, Tx transmite os quadros assíncronos

Tx

FDDI - ANSI X3T9.5 - Método de Acesso



R D Se eFDDI - ANSI X3T9.5

• Taxa de transmissão do sinal 125 Mbaud, mas taxa de transmissão de dados de 100 Mbps, devido ao uso de codificação 4B5B

• Tamanho máximo do quadro é 4500 bytes• Topologia: Anel duplo / estrela• Tipos de cabos: Fibras óticas (multi-modo e mono-modo)• Máximo de 500 estações em um anel de no máximo 100 Km• Distância entre nós: 2 Km (fibra multi-modo) e até 40 Km (fibra mono-

modo)• Nova versão dos níveis físico e de enlace do modelo OSI (LLC compatível

com a arquitetura IEEE 802.2)


R D Se e

Ethernet Token RingFDDI

FDDI

FDDI - ANSI X3T9.5



R D Se eFDDI - II

Preâmbulo CabeçalhoCiclo

Grupo dePacotes

GrupoCíclico 0

GrupoCíclico 95

GrupoCíclico 1 • • •

2,5 12 12 16 16 16

• FDDI-II tem a mesma arquitetura física e transmite na mesma velocidade (100 Mbps) de FDDI-I

• FDDI-II é iniciada de forma idêntica a FDDI-I• A rede passa a operar em modo FDDI-II somente se nenhuma estação FDDI-I

estiver presente• No modo FDDI-II, uma estação Cycle Master passa a criar ciclos FDDI-II, numa base

de tempo de 125 µs (8 KHz) e com o seguinte formato:


R D Se eFDDI - II



R D Se eFDDI - II

PA SD PS PG Rs PDG

• • •

2,5 12 12

16 WBC

0

1

95

• Ciclos FDDI-II• contêm 1560 (12+12+96*16) bytes úteis transmitidos a uma taxa de 8 KHz (a

cada 125 µs), levando cada um o equivalente a 8 bits• banda passante total = 99,84 Mbps (1560 * 8000 * 8)• PDG = 768 Kbps (12 * 8000 * 8)• cada WBC = 6,144 Mbps (96 * 8000 * 8), ou seja T2• sub-múltiplos de 6,144 Mbps (64 Kbps...1,536 Mbps...2,048 Mbps...6,144 Mbps)

podem servir às estações do anel


R D Se eFDDI - II

• • •

01

95

PA SD PS PG Rs PDG

12,288 Mbps 64 Kbps 256 Kbps



R D Se e

• Barramento duplo suportando a comunicação em direções opostas, oferecendo um canal full-duplex entre qualquer par de estações

• Em cada extremidade dos barramentos há um gerador de quadros e umterminador• o gerador de quadros insere em um dos barramentos uma seqüência de células

de 53 octetos, usando uma base de tempo de 125 µs• funcionando a 155,52 Mbps, a cada 125 µs são geradas 45 células de 53

octetos• cada célula tem cabeçalho de 5 octetos e área de dados de 48 octetos• as células atravessam o barramento e são retiradas pelo terminador na outra

extremidade• Cada estação têm uma conexão de leitura e escrita em cada um dos

barramentos

DQDB - IEEE 802.6 - Método de Acesso


R D Se e

Barramento B

barramento Agerador A

gerador Bterninador

terninador

48 5 48 548 548 548 5

485485 485 485 485

48 5

célulabit de ocupaçãobit de requisição




R D Se e

Tx Rx

Tx tem uma mensagem a enviar a Rx e fazuma requisição pelo barramento B

AB

As estações anteriores a Tx deixampassar uma célula livre

Tx Rx

AB

Tx Rx

A requisição de Tx é recebida pelasestações anteriores a Tx

AB

Tx Rx

Tx recebe uma célula livre e pode fazersua transmissão

AB



R D Se eRDSI - Faixa Estreita(N-ISDN)



R D Se eRDSI - Faixa Larga (B-ISDN)


R D Se eX.25 e Frame-relay

• Vantagens de X.25• Base instalada

• Capacitação de recursos humanos

• Confiável mesmo em redes de má qualidade• detecção de erros e retransmissão são feitas pelo equipamento de rede

• Endereçamento:• circuitos virtuais permanentes

• circuitos virtuais comutados

• Possibilidade de maior velocidade:• 64 kbps

• 256 kbps

• 2,048 Mbps

• X.25 como protocolo de acesso a redes de alta velocidade




• Frame Relay• Modo pacote sobre a canal D ISDN: LAP-D• Multiplexação no nível 2 da ISDN• Detecção de erros somente nos 2 primeiros níveis de protocolo:

• mais simples que X.25• detecção de erros e retransmissão são feitas pelo equipamento do usuário• necessidade de ambiente de transmissão de alta qualidade

• Endereçamento:• DLCI data link connection identifier, 11 bits• circuitos virtuais

• Controle de Congestionamento• ECN Explicit Congestion Notification para montante, para jusante

• Aplicabilidade:• 10 a 40 vezes mais rápido que X.25• pode transmitir voz• apropriado para ambientes de transmissão não ISDN



VC 1

1

5 1

VC 2

1

21

4



R D Se eRDSI - Hierarquias Digitais PDH/SDH

DS Digital Signal

STM Synchronous TransferModule

STS Synchronous TransportSignal

OC Optical Carrier

Velocidade Canais DS0 (Mbps) (64 kbps)

DS-0 0,064 1DS-1, T1 1,544 24H1, E1 2,048 30DS-2, T2 6,312 96H2 8,448 132H3 34,368 537DS-3, T3 44,736 699

STS/OC-1 51,84 810H4 139,264 2176STS/OC-3, STM-1 155,520 2430STS/OC-9 466,560 7290STS/OC-12, STM-4 622,080 9720STS/OC-18 933,120 14580STS/OC-24, STM-8 1244,160 19440STS/OC-36, STM-12 1866,240 29160STS/OC-48, STM-16 2488,320 38880

PDH

SDH


R D Se eSTM - Synchronous Transfer Mode

• Quadro B-ISDN STM-1 155,520 Mbps



R D Se eSTM - Synchronous Transfer Mode

• Multiplexação síncrona usando a estrutura do quadro B-ISDN• O payload pode começar em qualquer lugar dentro do quadro• O PP (payload pointer) mostra o começo e o fim do payload


R D Se eATM - Assynchronous Transfer Mode

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5

• Convergência das áreas de telecomunicações, informática e entretenimento

• Baseado em tecnologia de comutação de células (cell relay)

• Controle da banda - largura de faixa conforme a demanda

• Alto desempenho permitindo aplicação multimédia (voz,dados e imagem)

• Célula de tamanho fixo de 53 bytes: cabeçalho 5, dados 48

• Tamanho fixo da célula permite chaveamento por hardware

• Aplicação universal: redes locais, metropolitanas e de longa distância



R D Se e

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5

ATM - Operação

• O header de cada célula contém um identificador de conexão virtual (VC):

• VPI: identificador de caminho virtual

• VCI: identificador de circuito virtual

• Em cada enlace de entrada do comutador, o VC de cada célula indica univocamente o enlace de saída pelo qual a célula deve ser enviada

• As informações sobre roteamento dos VC são obtidas quando uma conexão é estabelecida e permanecem inalteradas durante toda a conexão


R D Se eATM - Célula

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VPI PT/CLP

HEC

Dadoscell payload

cellheader

1

2

3

4

6

5

53

Bytes

GFC - Generic Flow ControlVPI - Virtual Path IdentifierVCI - Virtual Channel IdentifierPT - Playload Type (3 bits)CLP - Cell Loss Priority (1 bit)HEC - Header Error Control

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5



R D Se e

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5

ATM - Características Físicas

• Não há restrições quanto aos meios de transmissão: coaxial, UTP, STP,

fibra, rádio

• Não restrições quanto à velocidade de transmissão: 25 Mbps... 45 Mbps...

155 Mbps... 622 Mbps... 2,5 Gbps...

• Redes ATM têm base interconexão de comutadores por canais

bidirecionais, com linhas dedicadas para cada dispositivo usuário

• Qualquer número de transmissões pode ocorrer em paralelo


R D Se e

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5

ATM - Serviços

• Serviços orientados a conexão e sem conexão

• Estabelecimento de conexões dinâmico

• Qualidade do serviço garantida por reserva de recursos

• Difusão global ou por grupo

• Reconfiguraçào automática em caso de falha

• Gerência de rede integrada no equipamento comutador

• Atribuição dinâmica de endereços



R D Se e

Connectionoriented

Connectionless

AAL2 AAL4AAL3 AAL5

Adaptation Layer

ATM Layer

Physical Layer

Required Not Required

Constant Variable

Connection Oriented

AAL1

Connection Mode

Bit Rate

Timing Relationship

ATM - Níveis Padronizados e Tipos de Serviços

Níveis

Serviços

48 5

48 5

48 548 5

48 5

48 5


R D Se e

Ethernet Token Ring

622Mbps

155Mbps155Mbps

155Mbps155Mbps

45Mbps

ATM - Estrutura da Rede de Comutadores



R D Se e

Rede Virtual 1



R D Se eInternet - Rede de Redes de Comunicação de Dados



R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades

• Requisitos básicos

• nenhuma tecnologia de rede satisfaz todas as necessidades

• novas tecnologias surgem e devem ser integradas de modo flexível

• são necessárias comunicações entre quaisquer dois pontos

• as comunicações não devem ser restringidas devido às fronteiras e limitações de redes físicas

• os serviços e aplicações devem ser independentes de detalhes tecnológicos subjacentes

• os usuários não precisam conhecer a infraestrutura de rede para utilizar os serviços e aplicações



• Conceito de Internetworking

• separar os programas aplicativos das atividades de comunicação de dados

• prover um mecanismo de entrega de pacotes desde a origem até o destino em tempo real

• realizar as transmissões de pacotes usando em cada ponto o hardware de sub-rede da maneira mais eficaz

• permitir a todas as maquinas compartilhar um conjunto universal de identificadores

• prover um conjunto de operações para estabelecer comunicações e transferir dados idependente da infraestrutura de rede




• Mecanismo básico de Internetworking

• a Arquitetura TCP/IP trata todas as redes igualmente: uma rede local, uma rede de longa distância ou uma ligação ponto-a-ponto contam como uma rede cada uma

• computadores denominados roteadores, provêem todas as interconexões entre redes físicas

• as estações emitem pacotes de dados que identificam o destino final, mas não necessariamente a rota a ser utilizada

• os roteadores tomam decisões sobre para e por onde devem enviar os pacotes de dados

• os roteadores determinam a rota dos pacotes de dados com base na rede de destino, não se interessando pelo computador de destino



roteador C

roteador B

roteador A

rede R5rede R1

rede R2

rede R3

rede R4

rede R6

rede R7

rede R8

InternetServidor

DNS




roteador C

roteador B

roteador A

rede R5rede R1

rede R2

rede R3

rede R4

rede R6

rede R7

rede R8

Rota (route)

Salto (hop)

Estação(host)

Estação (host)

Internet



FTP - 20telnet - 23SMTP - 25HTTP - 80

TCP - 6UDP - 17

FTP - 20telnet - 23

SMTP - 25HTTP - 80

TCP - 6UDP - 17

roteador C

roteador B

roteador A

rede R5rede R1

rede R2

rede R3

rede R4

rede R6

rede R7

rede R8

Internet

FTP - 20telnet - 23

SMTP - 25HTTP - 80

TCP - 6UDP - 17

FTP - 20telnet - 23

SMTP - 25HTTP - 80

TCP - 6UDP - 17



R D Se eInternet - Denominações - Domínios

• Requisitos básicos

• nomes e endereços necessários para todos os nós de uma internet

• nomes devem representar a estrutura lógica deuma organização

• endereços devem corresponder à topologia da rede da organização

• nomes devem ser fáceis de criar e de lembrar

• o esquema de denominação deve tornar possível delegar a atribuição de nomes e endereços a alguém encarregado de parte de uma rede



• Domínios• a estrutura dos nomes na Internet é hierárquica• a Internet é dividida em partes chamadas domínios

• a atribuição de nomes dentro de um domínio é delegada ao administrador desse domínio

• o administrador pode criar sub-domínios e delegar a outros a responsabilidade de atribuir nomes em cada sub-domínio

• cada domínio recebe um rótulo• os nomes dos nós de rede são construídos pela concatenação dos rótulos da

hierarquia de domínios a que pertecem• na Internet, os nomes são organizados em uma estrutura de árvore:

• cada nó da árvore corresponde a um domínio

• os nós na raiz da árvore foram definidos pela administração da Internet

• os nomes derivados dessa árvore são camados Domain Names




div2.futebol.com.br

campinense.futebol.com.brtreze.futebol.com.br

sport.futebol.com.brnautico.futebol.com.brsanta-cruz.futebol.com.br

corinthians.futebol.com.brsao-paulo.futebol.com.brpalmeiras.futebol.com.br

atletico.futebol.com.brcruzeiro.futebol.com.bramerica.futebol.com.br

flamengo...fluminense...vasco...botafogo...

Domínio: futebol.com.br

Internet



• Relacionamento nomes-endereços

• nomes correspondem a conceitos administrativos da Internet

• correpondem a estruturas organizacionais

• têm significado para os usuários

• endereços são elementos da tecnologia da Internet

• endereços numéricos são usados para identificar as estações e rotear os dados para elas: endereços IP

• toda estação deve possuir um endereço IP para realizar comunicações

• o nome de uma estação é traduzido para seu endereço IP, consultando uma tabela de pares nome-endereço

• existe um serviço (DNS) para conversão de nomes em endereços



R D Se eInternet - Camada de Rede - Protocolo IP

• Protocolo IP (Internet Protocol), núcleo da Arquitetura Internet• todos os outros protocolos das camadas superiores usam IP para enviar dados• protocolo sem conexão: não troca informações de controle com a estação

remota, antes de transmitir• não provê detecção de erros ou recuperação:

• entrega os dados à estação receptora• não verifica se os dados foram corretamente recebidos• confia tais funções aos protocolos das camadas superiores

• Funções do IP• passagem de dados entre as camadas de Transporte e Intra-rede• definição do formato do datagrama, a unidade básica de transmissão da Internet• definição do esquema de endereçamento Internet• roteamento de datagramas até a estação receptora remota• fragmentação e remontagem de datagramas


R D Se eProtocolo IP - Unidade de Transmissão Datagrama

Vers. IHL Type of Serv. Total Length

Identification Flags Fragmentat. OffsetTime to Live Protocol Header Checksum

Source AddressDestination Address

Options Padding

Dados da Camada de Transporte

32 bits

Hea

der



R D Se eProtocolo IP - Endereçamento

• Cada datagrama IP é entregue ao endereço contido no campo Destination Address

• O campo Source Address permite enviar respostas ou mensagens de controle à estação de origem

• Endereços• 32-bits, divididos em quatro grupos de 8 bits, contendo informações de

indentificação da rede e estação de destino

• dividido em uma parte rede (usada no roteamento) e uma parte estação (usada na entrega final do datagrama no destino)

• o número de bits atribuído às partes rede e estação varia segundo a classe do endereço: classes A, B, C e classe especiais D (Multicast Addresses) e E (experimental/uso futuro)



• Endereços - Notações• Nome no domínio guarany.cpd.unb.br

• Endereço notação binária 10100100 00101001 00001100 01000001

• Endereço notação ponto 164 . 41 . 12 . 65

• Espaço de endereçamento 0.0.0.0 a 255.255.255.255, 232 números

• Endereços - Formatos• classe A0rrrrrrr eeeeeeee eeeeeeee eeeeeeee

• classe B10rrrrrr rrrrrrrr eeeeeeee eeeeeeee

• classe C110rrrrr rrrrrrrr rrrrrrrr eeeeeeee

• classe D1110mmmm mmmmmmmm mmmmmmmm mmmmmmmm

• classe E1111xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx




• Classes de endereços IP• A: para grandes redes, endereços começam com número de 0 a 127• B: redes de tamanho médio, endereços começam com número de 128 a 191• C: pequenas redes, endereços começam com número de 192 a 223

Classe PrimeiroByte

Faixa de Endereços RedeBytes Redes

EstaçãoBytes Estações

A 0xxxxxxx 0.0.0.0 - 127.0.0.0 1 128 3 16.777.216B 10xxxxxx 128.0.0.0 - 191.255.0.0 2 16.128 2 65.536C 110xxxxx 192.0.0.0 - 223.255.255.0 3 2.097.152 1 256D/E 111xxxxx 224.0.0.0 - 255.255.255.255 - - - -



roteador C

roteador B

roteador A

X.25

R1: 210.164.11.0210.164.11.1, 210.164.11.2,210,164.11.3, 210.164.11.4

R2: 210.164.12.0210.164.12.1,210.164.12.2,210,164.12.3,210.164.12.4,210.164.12.5

R4: 210.164.14.0210.164.14.1,210.164.14.2

R3: 210.164.13.0210.164.13.1,210.164.13.2,210,164.13.3,210.164.13.4

R5: 210.164.15.0210.164.15.1,210.164.15.2,outros dinâmicos

R7: 210.164.17.0210.164.17.1,210.164.17.2,210,164.17.3,210.164.17.4

R6: 210.164.16.0210.164.16.1,210.164.16.2,210,164.16.3 R8: 210.164.18.0

210.164.18.1,210.164.18.2,

Internet



R D Se eProtocolo IP - Roteamento

• Entrega do datagrama• se o Destination Address é o endereço de uma estação numa rede diretamente

conectada ao emissor, o datagrama é entregue diretamente• na estação destino, os dados são entreguas ao software do protocolo de

transporte identificado na mensagem• se o Destination Address não está na rede diretamente conectada, então o

datagrama é passado para um roteador para que este faça a entrega• Roteamento

• só é possível entregar datagramas a dispositivos na mesma rede física• rotedores são dispositivos que comutam os datagramas entre diferentes redes

físicas• o roteamento é o processo de escolha do roteador a ser utilizado para entregar

um datagrama• IP toma a decisão de roteamento para cada datagrama individualmente• as estações (end systems) processam os dados nas quatro camadas de

protocolo, os roteadores (intermediate systems) processam somente até a Camada Internet


R D Se eProtocolo IP - Roteamento - Vector Distance

• Tabelas de roteamento (inicialização)Roteador ADestino Roteador Interface Saltos210.164.11.0 direto 1 0210.164.12.0 direto 2 0210.164.13.0 direto 3 0210.164.14.0 direto 4 0default (Roteador Internet) 5 0

Roteador BDestino Roteador Interface Saltos210.164.14.0 direto 1 0210.164.15.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0default 210.164.14.1 1 0

Roteador CDestino Roteador Interface Saltos210.164.16.0 direto 1 0210.164.17.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0default 210.164.18.1 3 0



R D Se eProtocolo IP - Roteamento - Vector Distance

• Tabelas de roteamento (1a. troca de informações de roteamento)

Roteador ADestino Roteador Interface Saltos210.164.11.0 direto 1 0210.164.12.0 direto 2 0210.164.13.0 direto 3 0210.164.14.0 direto 4 0210.164.15.0 210.164.14.2 4 1210.164.18.0 210.164.14.2 4 1default (Roteador Internet) 5 0

Roteador BDestino Roteador Interface Saltos210.164.14.0 direto 1 0210.164.15.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0210.164.11.0 210.164.14.1 1 1210.164.12.0 210.164.14.1 1 1210.164.13.0 210.164.14.1 1 1210.164.16.0 210.164.18.2 3 1210.164.17.0 210.164.18.2 3 1default 210.164.14.1 1 0


R D Se eInternet - Camada de Transporte

• os protocolos desta camada proveêm o transporte dos dados de estação a estação, ou fim-a-fim

• principais protocolos

• UDP (User Datagram Protocol): provê um serviço de entrega de datagramas do usuário, sem conexão e com baixa sobrecarga de processamento

• TCP (Transmission Control Protocol): provê um serviço de entrega de dados confiável, com conexão e com detecção e correção de erros fim-a-fim

• TCP e UDP passam os dados entre a Camada Aplicação e a Camada Internet



R D Se eInternet - Camada de Transporte - Protocolo UDP

• UDP fornece às aplicações acesso direto a um serviço de entrega dedatagramas

• com UDP, as mensagens passam pela rede com um mínimo de sobrecarga de protocolo

• não integra nenhuma técnica para verificar se os dados chegam corretamente ao ponto de destino

• para entregar os dados à aplicação correta, UDP utiliza dois campos de 16-bits do header: Source Port e Destination Port

• utilização do UDP• quando a quantidade de dados a transmitir é pequena: é melhor retransmitir os

dados do que se sobrecarregar com o estabeleciimento de conexões e controle fim-a-fim

• quando a própria aplicação tem seus mecanismos de controle fim-a-fim


R D Se eProtocolo UDP - Formato das Mensagens

Length ChecksumSource Port Destination Port

Dados da Camada de Aplicação

32 bits



R D Se eProtocolo UDP - Portas

• uma estação participa de muitas comunicações simultâneas• para entregar os datagramas UDP à aplicação correta, é necessário atribuir

um identificador (porta) de 16 bits a cada aplicação• números de porta de 0 a 1023 são reservados para serviços padrão da

Internet (well-known ports)ServiçoPorta Descriçãoecho 7 ecoa o datagrama UDP de volta para a origemdiscard 9 descarta o datagrama UDPdaytime 13 fornece a hora legívelquote 17 retorna a “máxima do dia”chargen 19 gera datagrama contendo de 0 a 512 caracteresnameserver 53 DNS, converte nomes em endereços IP, etcbootps 67 porta de servidor para pegar configuraçõesbootpc 68 porta de cliente para receber configuraçãoTPTF 69 transferência de arquivos trivialRPC (Sun) 111 chamada de procedimentos remotos da SunNTP 123 protocolo de relógio da redeSNMP 161/162 protocolo de gerência de rede


R D Se eInternet - Camada de Transporte - Protocolo TCP

• protocolo confiável para envio contínuo de uma corrente de dados (bytestream) entre aplicações• mecanismo para reenviar os dados até ouvir do sistema remoto que os memos

chegaram corretamente• a unidade de transmissão, chamada segmento, contém um campo Checksum para

verificação de correção dos dados na recepção• se um segmento é recebido sem estragos, o receptor envia um reconhecimento

positivo (ACK) para o ponto de origem• se um segmento está estragado, o receptor o descarta• após uma temporização, o transmissor reenvia todos os segmentos para os quais não

chegaram os reconhecimento positivos• o canal entre as aplicações é bidirecional simultâneo, havendo portanto uma

segunda corrente de dados da aplicação remota para a local• protocolo com conexão e controle de fluxo

• informações de controle são trocadas fim-a-fim para estabelecimento de um diálogo, antes da transmissão efetiva de dados (three-way handshake)

• durante a troca de dados, o TCP ajusta dinâmicamente a quantidade de informação a ser trasmitida (sliding window)



R D Se eProtocolo TCP - Formato dos Segmentos

FlagsOffsetChecksum

Source Port Destination Port

Options Padding

Dados da Camada de Aplicação

32 bits

Hea

der

ReservedUrgent Pointer

WindowAcknowledgement Number

Sequence Number


R D Se eTCP - Conexão/Desconexão - Three-way Handshake

closed

TCP TCPAplicação Cliente Aplicação Servidor

passive openactive open SYN, seq = 100

SYN/ACK, seq = 700, ack = 101

ACK, seq = 101, ack = 701connection open connection open

Transferência de dados bidirecionalc-s: 300 bytes, s-c: 200 bytes

connection close

close from remote

FIN, seq = 901, ack = 401

ACK, seq = 401, ack = 902

FIN, seq = 401, ack = 902connection close

ACK, seq = 902, ack = 402



R D Se eTCP - Corrente de Dados Bidirecional

closed

TCP TCPAplicação Cliente Aplicação Servidor

data(100 bytes)data(100 bytes) DATA, seq = 101, ack = 701

ACK, seq = 700, ack = 201

DATA, seq = 701, ack = 201data(100 bytes)

connection close

close from remote

FIN, seq = 901, ack = 401

ACK, seq = 401, ack = 902

FIN, seq = 401, ack = 902connection close

ACK, seq = 902, ack = 402

data(100 bytes)

data(200 bytes) DATA, seq = 201, ack = 801

DATA, seq = 301, ack = 801 data(200 bytes)

data(100 bytes)DATA, seq = 801, ack = 401


R D Se eTCP - Controle de Fluxo - Janela de Recepção

janela de recepção

100 200 300700 701 1000

XXXXXXXXXX700 701 1000

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX700 701 1000

900 901 1200



janela de recep.

800

900

conexão, ACK, win = 300

recepção 100 bytes, ACK, win = 200

recepção 100 bytes

a aplicação copia os dados,a janela corre para a direita(sliding window)

ACK, win = 300



R D Se eTCP - Controle de Fluxo - Janela de Emissão

janela de emissão

100 200 300700 701 1000

XXXXXXXXXX700 701 1000

XXXXXXXXXX1000

900 901 1200

janela de emissão

janela de emissão

janela de emiss.

800

900

conexão, recebe ACK, win = 300

emite 100 bytes

emite 100 bytes

atualiza a janela(sliding window)

recebe ACK, win = 200

recebe ACK, win = 300

sem ACK

sem ACK


R D Se eProtocolo TCP - Multiplexação

• Protocolos da camada transportam dados para diferentes aplicações• Campos Source Port e Destination Port permitem identificar

respectivamente a aplicação que enviou os dados e aquela que deverecebê-los

• Portas das aplicações, ou serviços Internet, conhecidas amplamente (well-known ports)• abaixo de 256: serviços tradicionais da Internet• de 256 a 1024: serviços ligados ao sistema operacional UNIX• 7/tcp e 7/udp: echo• 20/tcp e 21/tcp: respectivamente dados e controle FTP• 23/tcp: telnet• 25/tcp: SMTP• 37/tcp e 37/udp: time• 53/tcp e 53/udp: domain name server

• Portas acima de 1024 são atribuídas dinamicamente no momento de estabelecer comunicações



R D Se eConclusão - Redes do Presente

• Várias alternativas tecnológicas

• Várias soluções físicas: meios e topologias

• Várias aplicações e modos de utilização• tolerância a erros, perdas e atraso

• necessidade de relacionamento de tempo

• necessidade de conexão

• Projetos de Redes• Levantamento de necessidades da empresa usuária e dos usuários

• Definição de uma arquitetura global

• Estudo da rede física e das soluções de mercado (serviços e produtos)

• Estudo dos custos e das restrições de implantação

• Definição da arquitetura de gerência e segurança


R D Se eConclusão - Redes do futuro

• Integração de Voz, Dados e Imagem

• convergência para redes de comutadores óticos

• sinalização distribuída e serviços de rede inteligente

• serviços múltiplos

• com e sem conexão

• modo circuito e modo pacote

• acesso com várias interfaces a partir de qualquer lugar

• suporte operacional e gerencial integrados



R D Se eFontes

• A.S.Tanembaum. Computer Networks. Prentice-Hall. 1996.

• ISO. ISO 7498. Information Processing Systems - Open Systems Interconnection - Basic Reference Model. ISO. 1984.

• J.G.Nellist. Understanding Telecommunications and Lightwave Systems. IEEE Press. 1992

• S.Feit. TCP/IP Architecture, Protocols and Implementation. McGraw-Hill. 1993.

• W.Stallings. Data and Computer Communications. Prentice-Hall. 1997.

Documents

Paper tecnologia comunicacao