A02rdc

24/2/2008

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Redes deComputadores

Conceitos de Transmissão de DadosProtocolos

Formação de Pacotes e QuadrosModelo OSI

Redes de ComputadoresTécnico em Informática

Componentes da comunicação

• Mensagem – Informação• Transmissor – Dispositivo que envia mensagem• Receptor – Dispositivo que recebe a mensagem• Meio – Caminho físico por onde viaja uma

mensagem• Protocolo – Conjunto de regras para garantir a

comunicação dos dados.


Representação de Dados

• Caracteres – Seqüência de bits– ASCII – Usa 7 bits para representar cada símbolo– ASCII Estendido – Usa 8 bits– UNICODE – Pode representa 65536 símbolos– OSI – Padronização dos símbolos

• Numéricos• Imagens• Áudio – Uma representação para o som• Vídeo – Sinal contínuo de imagens


Modos de Transmissão

• Para podermos aprofundarmos no universo das redes, precisamos entender como as redes funcionam.

• Para que os dados sejam transmitidos entre os computadores e equipamentos de redes temos três modos para transmitir os dados


Modos de Transmissão II

• Simplex – Nesse tipo de comunicação sempre ocorrerá num único sentido. A transmissão simples, e portanto, unidirecional.

• Exemplo: Código Morse, Luz.


Transmissor (Tx) Receptor (Rx)

Transmissão de Dados III

• Half-duplex: Esse tipo de transmissão é bidirecionalmas, por compartilharem o mesmo canal decomunicação, nãoé possível transmitir e receber dadosao mesmo tempo

• Exemplo:– Walkie-talkie.


Transmissor (Tx)ou

Receptor (Rx)

Receptor (Rx)ou

Transmissor(Tx)

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Modos de Transmissão IV

• Full-Duplex – É a verdadeira comunicação bidirecional, receptor e transmissor podem se comunicar ao mesmo tempo.

• Exemplo:– Telefone, Redes de Computadores

Transmissor (Tx) e Receptor (Rx)

Receptor (Rx) e Transmissor (Tx)


Redes

• Uma rede é o conjunto de dispositivos conectados por links de comunicação, conhecidos por nós

• Capaz de receber e enviar dados gerados pelos dispositivos.


Processamento Distribuído

• Executa uma tarefa em muitos computadores, isso é muito mais eficiente que entregar todo o poder de processamento a uma única máquina poderosa.


Redes

Critério de comparação entre redes

• As redes de um modo geral podem sercomparadas de acordo com três critérios, elessão:


Critérios de Classificação das redes

• Performance – Medida de“velocidade” de resposta dasredes, dependendo sempre denúmeros de usuários, meio detransmissão, hardware eeficiência dos software querodam na rede

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Critérios de Classificação das redes II

• Confiabilidade – Garantia de entrega, medidopela freqüência de falhas, tempo dereconfiguração de link após uma falha,robustez da redenuma catástrofe.

Critérios de Classificação das redes III

• Segurança – garantir a proteção dos dados e das informações que trafegam na rede do acesso não autorizado.

Protocolos

• Protocolos é a linguagem por qual osequipamentos deredes se comunicam.– Exemplo TCP/IP, IPX/SPX, entre outros

• São os protocolos que definem como a redeirá funcionar, pois os mesmos definem comoos dados serão trafegados pelarede.


Protocolos II

• A maioria das transmissões de redes são do tipo half-duplex

• Os computadores de uma rede compartilham o mesmo cabo.

• Quando um dispositivo estiver fazendo transmissão, nenhuma outra transmissão poderá ser feita.


Protocolos III

• Se o computador A quiser enviar um dado para o computador B, este dado também chegará ao computador C


Protocolos IV

• O computador C não poderá enviar dados para nenhum outro micro da rede enquanto o cabo estiver sendo usado


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Protocolo V

• Se um arquivo grande tiver de ser transmitido, os demais dispositivos darede terão de esperar muito tempo para utilizarem o cabo de rede. OComputador C terá de esperar o computador A acabar com B para quepossa realizar sua transmissão


Protocolo VI

• Poderão ocorrer interferência de algum tipo no meiodo caminho e o dado pode não chegar ao destino.

• Os protocolos são justamente uma solução paratodos esses problemas.

• Os protocolos pega os dados que devem sertransmitidos na rede e divide ele em pequenospedaços com tamanhos fixo.

• Esses pedaços são denominados pacotes ou quadros.


Protocolo VII

• Exemplo: Temos um arquivo de 100KB e o protocoloexistente divide os dados em pacotes de 2KB.Quantos pacotes serão transmitidos?

• Quantidade de Pacotes = 100KB / 2KB– 50 Pacotes.

• Dentro de cada pacote há uma informação deendereçamento que informa a origem e destino dopacote.


Protocolos VIII

• As placas de rede dos computadores possuem um endereço fixo, que é gravado em hardware.

• O computador de destino sabe que o pacote atualmente transitando no cabo de rede é para ele.

• No cabeçalho do pacote vai o endereço da placa de rede de destino.


Transmissão de dados

• Uso de pacotes otimiza enormemente o uso da rede,principalmente para transmissão de dados grandes.

• Com isso podemos aproveitar melhor o meio detransmissão.

• Assim podemos fazer com que vários dispositivos secomuniquem “ao mesmo tempo” em uma rede.


Transmissão de Dados II• Imagine que o computador A e C desejam transmitir um arquivo para Computador

B, o receptor “monta” os pacotes a medida que eles vão chegando. Que é umtrabalho fácil sabendo que o endereço do computador de origem .

A

A

A

C A C A

A

C

A

C

C

C

C A C A

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“Velocidade” das redes

• Se somente existir uma transmissão de dados entre o computador A e o computador B, está transmissão pode ser feita na velocidade máxima do meio de transmissão. Por exemplo, 10Mbps.

• Para fazer duas transmissões simultâneas a 10Mbps a banda deveria subir para 20Mbps.

• O limite da velocidade que é ajustada de acordo com o meio de transmissão (cabo).


“Velocidade” das redes

• Se um cabo trabalha com 10Mbps, esse é o limite dabanda de transmissão.

• Se dois computadores compartilharem o mesmocabo a velocidade caíra pela metade 5Mbps

• Se três computadores compartilharem o mesmocabo a velocidade caíra para 3,33Mbps.


Placa de rede...• A placa de rede, ao colocar um pacote de dados no cabo da

rede, faz uma conta chamada checksum ou CRC (CyclicalRedundancy Check).

• Esse cálculo consistem em somar todos os bytes presentes nos pacotes de dados e enviar o resultado dentro do próprio pacote.

• A placa de rede do receptor irá fazer essa conta e verificar se o resultado é o calculado pelo transmissor.

• Caso algum pacote chegue defeituoso o receptor pede sua retransmissão.

• Essa é a vantagem de trabalhar com pacotes pequenos, ou seja precisamos recuperar somente o pacote perdido.


Placa de rede II

Formato de um Pacote

• Exemplo de um pacote de dados.

Endereço de Destino

Endereço de Origem

Informações de Controle Dados CRC


Padrões de Rede

• Redes de computadores proprietárias• Não havia de se misturar soluções de

fabricantes diferentes.• Dificuldade nas interconexões de sistema de

computadores• Para ajudar resolver esse problema, a ISO que

desenvolveu o chamado padrão OSI.


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Modelo OSI• Com o surgimento do modelo

OSI as redes forampadronizadas.

• O modelo OSI é compostopor sete camadas: física,enlace, rede, transporte,sessão, apresentação eaplicação.


Modelo OSI

Modelo OSI

• Na transmissão de um dado, cada camada pega asinformações passadas pela camada superior, passando osdados para camada imediatamente inferior. Esse processo é oencapsulamento.

• Na camada de transporte os dados são divididos em pacotes• Na camada de enlace os pacotes são divididos em vários

quadros.• Modelo OSI ainda pode ser visto como aplicação, transporte e

rede.


Quadro X Pacote

• Quadro é um conjunto de dados brutos enviados através da rede.

• Um pacote de dados se refere a um conjunto de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do modelo OSI

• Vamos agora estudar as camadas do modelo OSI.


Aplicação

• Essa camada faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede.

• Os protocolos que executam os processos na camada de aplicação são:– HTTP (Acesso à WEB)– SMTP (Correio Eletrônico)– FTP (Transferência de Arquivos)– Telnet (Emulação de Terminais)


Apresentação

• Conhecida como camada de tradução, convertendo o dado recebido em um formato comum a ser usado na transmissão pelo protocolo usado.

• Converte os dados no formato ASCII para formato EBCDIC


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Sessão

• Permite que duas aplicações em computadoresdiferentes estabeleçam uma sessão de comunicação.

• É responsável pelo estabelecimento do acesso a umaaplicação por meio de identificaçãodo usuário.

• Nessa camada os protocolos contidos são: NFS, SQLpara linux, SQL e o RPC.


Transporte

• A camada de transporte pega os dados enviados pela camada de sessão e dividi -los em pacotes que serão transmitidos pela rede.

• O receptor é responsável por pegar os pacotes recebidos e remontar o dado original.

• TCP, UDP.


Rede

• É responsável pelo endereçamento dospacotes, convertendo endereços lógico emendereços físicos.

• Essa camada também determina a rota que ospacotes irão seguir paraatingiro destino

• Essa camada é usada quando a rede possuimais deumsegmento de rede.


Enlace

• A camada de Enlace pega os pacotes de dadosrecebidos e os transforma em quadros que serãotrafegado pela rede

• Acopla aos quadros e endereço físico da placa derede, dados de controle e o CRC.

• O quadro criado pelo enlace é enviado para acamada Física, que converte os quadros em sinaiselétricos


Enlace II

• Quando o receptor recebe o quadro, a sua camada de enlace confere se o dado chegou integro, através do CRC.

• Enviando uma confirmação para a origem chamada de acknowledge, ou simplesmente ack.

• Caso não receba essa confirmação o transmissor reenvia os pacotes.


Física

• A camada Física pega os quadros enviados pelo enlace e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos.

• O papel dessa camada é efetuado pela placa de rede dos dispositivos conectados em redes.

• Essa camada não se preocupa com o cabo mas sim com o tipo de conector e tipo de cabo usado para a transmissão e receptor dos dados.


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Padrão IEEE 802

• IEEE (Institute of Electricaland ElectronicEngineers) criou o padrão 802 destinada a regulamentar os protocolos de rede.

• O nível 2 do modelo OSI no modelo IEEE 802 é dividida em duas:– Controle do Link Lógico (LLC)– Controle de Acesso ao Meio (MAC)


Padrão IEEE 802

Padrão IEEE 802 II

• Protocolo IEEE 802 e suas camadas

FÍSICAENLACE

FÍSICA

CONTROLE DO LINK LÓGICO (LLC)CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC)


Padrão IEEE 802 III

• Padrão IEEE 802 – Em relação ao modelo OSI

APLICAÇÃOAPRESENTAÇÃO

SESSÃOTRANSPORTE

REDE

CONTROLE DO LINK LÓGICOCONTROLE DE ACESSO AO MEIO

FÍSICA

OSI

IEEE 802


Padrão IEEE 802 IV

• Existem vários padrões, como:– IEEE 802.2 – Específica o funcionamento do LLC e o MAC.– IEEE 802.3 – Padrão Ethernet – Usa o conceito de detecção

de colisão, chamado de CSMA/CD.– IEEE 802.5 – Usando em redes com topologia anel,

especificando as redes token-ring– IEEE 802.11 – Especifica os protocolos de redes Wireless

Link de Dados Controle do Link Lógico (LLC) 802.2Controle de Acesso ao Meio (MAC)

802.3 802.4 802.5Física


Acesso ao meio

• Camada Física pega os quadros enviados pelo MAC e os envia para o meio físico

• IEEE define a topologia usado pela rede e o tipo de conector usado pela placa de rede

• Os dados são codificados e enviados para o meio


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A codificação

• Tomando como exemplo o padrão Ethernet10Mbps queusa codificação Manchester

• A codificação Manchester transforma um bit 0em uma decida de 1 para 0 e um bit 1 em umasubida de0 para 1.

• Essa codificação é para aproveitar melhor omeio de transmissão evitando de deixá-loocioso.


Controle de Acesso ao Meio• Endereço Físico e único da placa de rede• Gravado no hardware o que “impossibilita” sua alteração• Formado por 48 bits ou 6 bytes sendo:

– 3 Bytes para determinar o fabricante– 3 Bytes para determinar o dispositivo

• Sua função é endereçar fisicamente os quadrosdeterminando origem e destino

• MAC ainda ajuda controlar o uso do cabo, enviando oquadronovamente toda vez que houver uma colisão.

• O MAC usa um driver da placa de rede para acessar, paraensinar como acessa o nível físico.


Quadro MAC

• A seguir veremos o quando que o MACentrega para a camada física. Os dadospresente no quadro são fornecidos peloLLC.

PreâmbuloMAC

DestinoMAC

OrigemComprimento Dados FCS

8 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 46 a 1500 Bytes 4 bytes


Quadro MAC• Preâmbulo – Marca o inicio do quadro, informa o tipo de

codificação e a taxa de transmissão• Mac Destino – Endereço da placa de rede do receptor• Mac Origem – Endereço da placa de rede do transmissor• Comprimento – Indica quantos bytes estão sendo

transferidos no campo de dados do quadro• Dados – São os dados enviados pela camada de LLC.• Pad – Completa o quadro quando LLC não atinge o valor

mínimo de dados do quadro• FCS – Contem as informações de controle de correção de

erros (CRC) – checksum.


Endereço MAC

• FF FF FF 00 00 00• O endereço MAC é escrito

normalmente em hexadecimal.

Padrão Ethernet

• Quando não há colisão na transmissão existeumgap entre os pacotes de9,6µs.

1 2 3

Gap - 9,6µs Gap - 9,6µs

• Tamanho mínimo de um quadro Ethernet é de 84 bytes e o máximo é de 1538 bytes.


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Controle do Link Lógico (LLC)

• LLC é regido pelo padrão IEEE 802.2.• Permite que mais de um protocolo acima dele.• Os pontos de comunicação entre transmissor e receptor é

chamado de SAP (Ponto de Acesso a Serviço).• Sua função é adicionar, ao dado recebido informações de

quem enviou esta informação.• Assim sendo possível a entrega dos dados corretamente pelo

receptor.• Sem essa camada não seria possível um mesmo computador

trabalhar com mais de um protocolo de comunicação.


Estrutura LLC

• Tamanho do quadro 46 a 1500bytes• Desse 8 bytessão usadospara controle• Esses dadossão exatamente o SAP de origeme destino• SAP é formado por 5 bytes sendo três para o fabricante

e definido pelo desenvolvedor.• Como 40 bits proporciona poucos endereços foi criado

um novo campo denominado SNAP (Sub NetworkAccess Protocol)

• Quando o SNAP é usado os bits 10101010 é colocadono campo SAP.


Estrutura LLC

• Aqui temos a estrutura do quando de controleLLC:

DSAP SSAP Controle Código Tipo Dados

1 Bytes 1 Bytes 1 Bytes 3 Bytes 2 Bytes 38 a 1492 Bytes

LLC - 3 bytes SNAP – 5 bytes

1 byte 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte

Indica o Fabricante Definido pelo Desenvolvedor


Quadro LLC• DSAP – Indica o endereço SAP de destino, se SNAP for usadoDSAP é

fixado em 10101010.• SSAP – Indica o endereço SAP de origem.• Controle – CTL Assume normalmente três valores:

– UI – Quando está transmitindo dados– XID – Usado para troca de dados entre o transmissor e o receptor –

Comando que informa a identidade do transmissor e receptor– Teste – O transmissor envia um dado e o receptor recebe e o envia de

volta, a fim de testar a comunicação.• Código – É o código do fabricante/desenvolvedor do protocolo IEEE.• Tipo – É o código dado pelo fabricante/desenvolvedor ao protocolo.


NDIS

• NDIS – Network Driver Interface Specification• Desenvolvido pela 3Com e a Microsoft• É um driver instalado no sistema operacional que

permite que uma placa de rede possa utilizar mais deum protocolo de rede ao mesmo tempo.

• Permite que seja colocado no mesmo computadorduas placas de redes.


NDIS

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ODI

• ODI – Open Datalink Interface• é um driver com o mesmo o objetivo do NDIS• Usado em sistemas Apple e Novell• Possui duas interfaces

– MPI – Multiple Protocol Interface– MLI – Multiple Link Interface

• Os drivers da placa de rede compatíveis com o ODS sãochamados de MLID – Multiple Link Interface Driver.

• MLI – permite a instalação de mais placas de rede namesma máquina.


ODI

NDIS X ODI

• Quando receber o quadro a MPI entrega osdados diretamente para o protocoloresponsável.

• No NDIS, quando chega a camada vectortentar “empurrar”o quadro para cada um dosprotocolos instalados, pois não existe campodeendereçamento.


UFA!!! Aprendemos hoje...

• Componentes de Comunicação• Representação de Dados• Modos de transmissão• Protocolos• Modelo OSI• MAC• Entre outros.

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