Redes de Computadores II - sj.ifsc.edu.brmsobral/RCO2/slides/aula1.pdf · Comunicação de Dados e Redes de Computadores Exemplo: transferência de um texto entre dois computadores

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Redes de Redes de Computadores IIComputadores II

Módulo 1 – Introdução e aMódulo 1 – Introdução e a camada de enlacecamada de enlace

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Comunicação de Dados e Redes Comunicação de Dados e Redes de Computadoresde Computadores

O problema fundamental da comunicação é O problema fundamental da comunicação é reproduzir em um ponto exatamente ou reproduzir em um ponto exatamente ou aproximadamente uma mensagem escolhida em aproximadamente uma mensagem escolhida em outro ponto outro ponto - “A Teoria Matemática da - “A Teoria Matemática da Comunicação”, Claude Shannon, 1948.Comunicação”, Claude Shannon, 1948.

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Telecomunicações: Telecomunicações: comunicação a comunicação a distânciadistância

Rádio

Dados

TV

Voz...

Comunicação de Dados

Informações analógicas ou digitais convertidas e processadas por sistemas computacionais

Disciplinas IER, RCO 2!!

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Redes Públicas e Privadas : Modelo GenéricoRedes Públicas e Privadas : Modelo Genérico


INFRA ESTRUTURA

CENTRAL LOCAL

OPERADORA DE SERVIÇOS

USUÁRIOS

rede 1

rede 4

rede 3

rede 2

?NOSSA MISSÃO!

Público:

serviços gratuitos (?)

Modelo básico de comunicação

de dados

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Exemplo: Exemplo: transferência de um texto entre dois transferência de um texto entre dois computadorescomputadores

Dois computadores distantes ligados através de uma Dois computadores distantes ligados através de uma rede públicarede pública

O computador da esquerda tem uma mensagem em O computador da esquerda tem uma mensagem em texto para ser transmitida.texto para ser transmitida.

A mensagem é representada por uma sequência de bits.A mensagem é representada por uma sequência de bits.O computador da esquerda transforma a sequência de O computador da esquerda transforma a sequência de bits em um sinal digital, e o transmite ao modem.bits em um sinal digital, e o transmite ao modem.

O modem transforma o sinal digital em um sinal O modem transforma o sinal digital em um sinal analógico, que segue para a rede pública.analógico, que segue para a rede pública.

O modem receptor converte o sinal analógico de volta O modem receptor converte o sinal analógico de volta para um sinal digital, repassando-o ao computador.para um sinal digital, repassando-o ao computador.

A sequência de bits é recuperada do sinal digital.A sequência de bits é recuperada do sinal digital.O computador receptor obtém a mensagem original.O computador receptor obtém a mensagem original.A rede pública transmite o sinal analógico para o modem A rede pública transmite o sinal analógico para o modem receptor.receptor.

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Problemas:Problemas: Se o texto for grande, pode ser necessário Se o texto for grande, pode ser necessário

transmiti-lo em vários pedaços menores. Como o transmiti-lo em vários pedaços menores. Como o destino pode distinguir os vários pedaços (onde destino pode distinguir os vários pedaços (onde começa um e termina outro) ?começa um e termina outro) ?

Como fazer com que a mensagem seja de fato Como fazer com que a mensagem seja de fato entregue no destino ? Erros podem ocorrer ...entregue no destino ? Erros podem ocorrer ...

Qual a melhor forma de transformar a mensagem Qual a melhor forma de transformar a mensagem em um sinal digital ? Quanto maior a velocidade de em um sinal digital ? Quanto maior a velocidade de transmissão possível para esse sinal (e menos transmissão possível para esse sinal (e menos erros), melhor ! erros), melhor !

A rede pública pode não conseguir transmitir o sinal A rede pública pode não conseguir transmitir o sinal digital diretamente. Como convertê-lo para um sinal digital diretamente. Como convertê-lo para um sinal analógico apropriado (e eficiente) ?analógico apropriado (e eficiente) ?

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Um modelo de comunicaçãoUm modelo de comunicação

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Modelo de comunicação de dadosModelo de comunicação de dados

Modem A

Modem B

DTE A

DTE B

DCE A

DCE B

Meio de comunicação

ID – Interface Digital

IA–Interface Analógica

Cabo lógico

Comunicação Física

Comunicação Lógica

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CircuitoCircuito: meio de transmissão dedicado : meio de transmissão dedicado para uma comunicação entre dois para uma comunicação entre dois equipamentos de redeequipamentos de rede

PacotePacote: unidade de transmissão de dados, : unidade de transmissão de dados, enviada pelo equipamento transmissor e enviada pelo equipamento transmissor e recebida pelo receptor.recebida pelo receptor.

Chaveamento de Circuitos x PacotesChaveamento de Circuitos x Pacotes

Em redes de computadores, abordagem Em redes de computadores, abordagem dominante é dominante é chaveamento de pacoteschaveamento de pacotes

Chaveamento de circuitosChaveamento de circuitos (reais ou (reais ou virtuais) usada em redes de transmissão em virtuais) usada em redes de transmissão em geral (ex: rede telefônica)geral (ex: rede telefônica)

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Regras de comunicação – ou Regras de comunicação – ou protocolosprotocolos:: Sintaxe (formato dos dados):Sintaxe (formato dos dados): como os como os

dados são representados para fins de dados são representados para fins de transmissão.transmissão.

Semântica:Semântica: informações de controle para informações de controle para coordenação e tratamento de erroscoordenação e tratamento de erros

Comportamento:Comportamento: regras de comunicação, regras de comunicação, que incluem que mensagem deve ser que incluem que mensagem deve ser enviada, e por quem, a cada etapa da enviada, e por quem, a cada etapa da comunicaçãocomunicação

Temporização:Temporização: tempos limites envolvidos tempos limites envolvidos na comunicaçãona comunicação

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Exemplo de protocoloExemplo de protocolo

DadosSeqTipoFormato de pacote (PDU)

Comportamento

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Todo protocolo tem um custo operacional Todo protocolo tem um custo operacional chamado de chamado de overheadoverhead Overhead: Overhead: porção de recursos de porção de recursos de

comunicação gastos para o funcionamento comunicação gastos para o funcionamento do protocolodo protocolo

✔ quantidade de informação de quantidade de informação de controle,controle, proporcional aos dados proporcional aos dados transmitidostransmitidos

✔ … … tempo gastotempo gasto devido ao devido ao comportamento do protocolocomportamento do protocolo

✔ ... ... tempo de processamentotempo de processamento necessário nos equipamentos de rede necessário nos equipamentos de rede envolvidos !envolvidos !

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Portanto, ter em mente que ...Portanto, ter em mente que ... Dados são transmitidos de acordo com Dados são transmitidos de acordo com

regras padronizadas ou regras padronizadas ou protocolosprotocolos

Dados são divididos em pedaços para fins Dados são divididos em pedaços para fins de transmissão, chamados de “de transmissão, chamados de “pacotespacotes””

Um Um pacotepacote é uma unidade de transmissão é uma unidade de transmissão de um protocolo: ou é recebido de um protocolo: ou é recebido integralmente, ou descartadointegralmente, ou descartado

Cada protocolo define seu formato de Cada protocolo define seu formato de pacote, chamado mais formalmente de pacote, chamado mais formalmente de PDUPDU ((Unidade de Dados do ProtocoloUnidade de Dados do Protocolo))

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Definição do problemaDefinição do problema

Problema dividido em duas partes:Problema dividido em duas partes:

1.1.A transmissão efetiva dos dados digitais A transmissão efetiva dos dados digitais entre os computadores, pelo que se chama entre os computadores, pelo que se chama enlace de dados (enlace de dados (data linkdata link).).

2.2.A transmissão de uma sequência de bits (A transmissão de uma sequência de bits (bit bit streamstream) pelo meio de transmissão, ) pelo meio de transmissão, convertendo-a em um sinal elétrico ou convertendo-a em um sinal elétrico ou eletromagnético e vice-versa.eletromagnético e vice-versa.

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Definição do problemaDefinição do problema

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Camadas de Enlace e FísicaCamadas de Enlace e Física

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Camadas de Enlace e FísicaCamadas de Enlace e Física Alguns protocolos de enlaceAlguns protocolos de enlace

PPPPPP HDLCHDLC MAC do padrão IEEE 802.3 (Ethernet)MAC do padrão IEEE 802.3 (Ethernet)

MAC do padrão IEEE 802.11 (WiFi)MAC do padrão IEEE 802.11 (WiFi)

Alguns protocolos de camada físicaAlguns protocolos de camada física RS-232RS-232 RS-485RS-485 DSLDSL 100baseT e similares do padrão IEEE 802.3 100baseT e similares do padrão IEEE 802.3

(Ethernet)(Ethernet) PHY do padrão IEEE 802.11 (WiFi)PHY do padrão IEEE 802.11 (WiFi)

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Camadas de Enlace e FísicaCamadas de Enlace e Física

Arquitetura OSI é um Arquitetura OSI é um modelo de referênciamodelo de referência Não foi implementadaNão foi implementada

Sumariza muitos esforços Sumariza muitos esforços de padronizaçãode padronização

Arquitetura TCP/IP é a Arquitetura TCP/IP é a arquitetura da Internetarquitetura da Internet Arquitetura de fato Arquitetura de fato

implementada em larga implementada em larga escalaescala

Mais simples que OSIMais simples que OSI

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlacePrincipal objetivo da camadaPrincipal objetivo da camada::

Comunicar dados entre dois equipamentos Comunicar dados entre dois equipamentos de rede conectados ao mesmo meio de de rede conectados ao mesmo meio de

transmissãotransmissão

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A Camada de EnlaceA Camada de Enlace

Enlaces podem ser:Enlaces podem ser:

Ponto-a-ponto

Multiponto

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEquipamentos típicos para enlaces ponto-a-Equipamentos típicos para enlaces ponto-a-

ponto:ponto:Roteador *

PC como roteador

Roteadores e modems ADSL e SDSL

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Equipamentos típicos para enlaces multiponto:Equipamentos típicos para enlaces multiponto:

Switch ethernet

Ponte (bridge)

Placa de rede

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Placas de rede WiFi

Access Point WiFi

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O meio de transmissão é visto como fonte e O meio de transmissão é visto como fonte e destino de bits em sequênciadestino de bits em sequência

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceServiços:Serviços:

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceComunicar dados significaComunicar dados significa::

Sincronizar quadros: Sincronizar quadros: reconhecer os quadros reconhecer os quadros (PDUs) dentro das sequências de bits(PDUs) dentro das sequências de bits

Controlar fluxo de quadros:Controlar fluxo de quadros: evitar enviar evitar enviar mais quadros que o destinatário pode recebermais quadros que o destinatário pode receber

Controlar erros: Controlar erros: detectar e tratar erros em detectar e tratar erros em quadrosquadros

Endereçar os equipamentos:Endereçar os equipamentos: identificar o identificar o destinatário em enlace muiltipontodestinatário em enlace muiltiponto

Gerenciar o enlace:Gerenciar o enlace: iniciar, manter e iniciar, manter e terminar enlacesterminar enlaces

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceUnidade de transmissão (PDU) é o quadro:Unidade de transmissão (PDU) é o quadro:

Um quadro genérico:Um quadro genérico:

SyncSync: informação para sincronizar quadros: informação para sincronizar quadros

Header ou cabeçalhoHeader ou cabeçalho: informações de controle: informações de controle

Payload ou cargaPayload ou carga: dados transportados: dados transportados

TrailerTrailer: informação de controle adicional: informação de controle adicional

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceSincronização de quadros (enquadramento):Sincronização de quadros (enquadramento):

Identificar os quadros dentro da sequência de Identificar os quadros dentro da sequência de bits recebida.bits recebida.

Ex: equipamento de rede é ligado, e há uma Ex: equipamento de rede é ligado, e há uma sequência de bits chegando. Como identificar sequência de bits chegando. Como identificar onde inicia e termina o primeiro quadro (e os onde inicia e termina o primeiro quadro (e os quadros subsequentes) ?quadros subsequentes) ?

quadro

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceAntes de ver as abordagens para enquadramento Antes de ver as abordagens para enquadramento

......

Protocolos orientados a byte ou caractere:Protocolos orientados a byte ou caractere:

Quadros são vistos como conjuntos de bytesQuadros são vistos como conjuntos de bytes Ex: Protocolos Bisync, PPPEx: Protocolos Bisync, PPP

Protocolos orientados a bit:Protocolos orientados a bit: Quadros são vistos como conjuntos de bitsQuadros são vistos como conjuntos de bits Ex: Protocolo HDLCEx: Protocolo HDLC

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEnquadramento para protocolos orientados a Enquadramento para protocolos orientados a

byte:byte:

SentinelaSentinela: bytes especiais delimitam quadros: bytes especiais delimitam quadros

Ex: Protocolo PPP usa Flag = 7EEx: Protocolo PPP usa Flag = 7EHH

ProblemaProblema: e se o valor do byte especial aparecer : e se o valor do byte especial aparecer dentro do quadro ?dentro do quadro ?

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEnquadramento para protocolos orientados a byte:Enquadramento para protocolos orientados a byte: SentinelaSentinela: se byte especial aparecer dentro do : se byte especial aparecer dentro do

quadro, deve ser modificado para evitar que seja quadro, deve ser modificado para evitar que seja interpretadointerpretado Isto é denominado Isto é denominado preenchimento de preenchimento de

caracterecaractere

Ex: PPP insere um byte com valor 7DEx: PPP insere um byte com valor 7DHH antes do byte antes do byte

especial, além de inverter o 6especial, além de inverter o 6oo bit do byte bit do byte especial.especial.

ExercícioExercício: como ficaria a sequência de escape para : como ficaria a sequência de escape para os seguintes valores, de acordo com o PPP:os seguintes valores, de acordo com o PPP:

a) 7Ea) 7EHH b) 7D b) 7D

HH c) 01 d) 20 c) 01 d) 20

HH e) FF e) FF

HH

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEnquadramento para protocolos orientados a bit:Enquadramento para protocolos orientados a bit:

SentinelaSentinela: uma sequência de bits especial : uma sequência de bits especial delimita os quadrosdelimita os quadros

Ex: Protocolo HDLC usa sequência de bits (flag) Ex: Protocolo HDLC usa sequência de bits (flag) 0111111001111110

Problema: e se esta sequência aparecer dentro Problema: e se esta sequência aparecer dentro do quadro ?do quadro ?

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEnquadramento para protocolos orientados a bit:Enquadramento para protocolos orientados a bit: SentinelaSentinela: se a sequência de bits aparecer : se a sequência de bits aparecer

dentro do quadro, um bit 0 é inserido antes dentro do quadro, um bit 0 é inserido antes após o 5após o 5oo bit 1 bit 1 Isso se chama Isso se chama preenchimento de bitpreenchimento de bit

Exercício: se a sequência abaixo precisasse ser Exercício: se a sequência abaixo precisasse ser transmitida no corpo de um quadro HDLC, como ela transmitida no corpo de um quadro HDLC, como ela precisaria ser modificada ?precisaria ser modificada ?

0010101001111111111000101011111100010100100101010011111111110001010111111000101001

Se a sequência abaixo fosse recebida, qual seria a Se a sequência abaixo fosse recebida, qual seria a sequência original ?sequência original ?

0001100011111011000010111110010100111000011000111110110000101111100101001110

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A Camada de EnlaceA Camada de EnlaceEnquadramento para protocolos orientados a Enquadramento para protocolos orientados a

byte:byte:

ContadorContador: quadro contém um campo que : quadro contém um campo que informa o comprimento do campo de dadosinforma o comprimento do campo de dados

Simples, mas se valor do contador for Simples, mas se valor do contador for corrompido o enquadramento ficará corrompido o enquadramento ficará comprometido (comprometido (framing errorframing error))

ExercícioExercício: pesquise um protocolo de enlace que : pesquise um protocolo de enlace que use a abordagem do contadoruse a abordagem do contador

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ExercíciosExercícios Por que há necessidade da camada de enlace ? Por que há necessidade da camada de enlace ?

A camada física não seria suficiente para A camada física não seria suficiente para prover comunicação de dados entre dois prover comunicação de dados entre dois equipamentos de rede ?equipamentos de rede ?

Usando somente a camada de enlace, como Usando somente a camada de enlace, como se faria a comunicação entre os computadores se faria a comunicação entre os computadores A e C na figura abaixo ?A e C na figura abaixo ?

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TarefaTarefa Faça uma pesquisa para encontrar dois Faça uma pesquisa para encontrar dois

protocolos de enlace e camada física para:protocolos de enlace e camada física para: Enlaces ponto-a-pontoEnlaces ponto-a-ponto Redes locais (LAN)Redes locais (LAN) Redes sem-fioRedes sem-fio

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