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Redes de Computadores Conceitos de Transmissão de Dados Protocolos Formação de Pacotes e Quadros Modelo OSI Redes de Computadores Técnico 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. Redes de Computadores Técnico em Informática 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 Redes de Computadores Técnico em Informática 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 Redes de Computadores Técnico em Informática Modos de Transmissão II Simplex – Nesse tipo de comunicação sempre ocorrerá num único sentido. A transmissão simples, e portanto, unidirecional. Exemplo: Código Morse, Luz. Redes de Computadores Técnico em Informática Transmissor (Tx) Receptor (Rx) Transmissão de Dados III Half-duplex: Esse tipo de transmissão é bidirecional mas, por compartilharem o mesmo canal de comunicação, nãoé possível transmitir e receber dados ao mesmo tempo Exemplo: Walkie-talkie. Redes de Computadores Técnico em Informática Transmissor (Tx) ou Receptor (Rx) Receptor (Rx) ou Transmissor(Tx)

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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.

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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

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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

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Modos de Transmissão II

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

• Exemplo: Código Morse, Luz.

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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.

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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)

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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.

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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.

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Redes

Critério de comparação entre redes

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

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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.

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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.

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Protocolos III

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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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).

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“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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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)

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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)

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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)

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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

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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UFA!!! Aprendemos hoje...

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