Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Prof. Ricardo Kléber
Redes de Computadores
Redes de Computadores
Redes de Computadores Redes de Computadores
Conteúdo Programático
●
Fundamentos de redes de computadores
● Histórico
● Classificação de redes
● Componentes da Internet
●
Modelos de redes
● Modelo RM-OSI
● Modelo TCP/IP
●
Camada Física TCP/IP
● Funções
●
Camada de Enlace TCP/IP
● Serviços
● Tecnologias e padrões de comunicação com fio
● Tecnologias e padrões de comunicação sem fio
● Dispositivos de interconexão de redes
●
Camada de Rede TCP/IP
● Serviços
● Endereçamento IPv4
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Visão Geral
A camada física coordena as funções necessárias para
transportar um fluxo de bits através de um meio físico
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções
Representação de bits:
● Os dados na camada física são formados por um fluxo de bits;
● Para serem transmitidos, os bits devem ser codificados em sinais (elétricos ou ópticos);
● A camada física define o tipo de codificação (como os 0s e 1s são convertidos em sinais).
Taxa de Dados:
● Define tempo de duração de um bit no meio (número de bits enviados a cada segundo).
Sincronização de bits:
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Tipos) →
● Uma das principais funções da camada física é a conversão de dados em sinais eletromagnéticos e transmissão através de um meio de transmissão.
● Existem dois tipos de sinais:
● Analógico: possuem um número infinito de valores distribuídos numa faixa (contínuos)
● Digital: possuem apenas um número limitado de valores (discretos)
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Classificação) →
● Tanto os sinais analógicos quanto os digitais podem se apresentar nas seguintes formas:
● Periódica: completa um padrão dentro de um intervalo de tempo mensurável e repete esse padrão nos intervalos seguintes;
● Não periódica: evolui no tempo sem exibir um padrão.
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Propriedades) →
● Ciclo: término de um padrão de repetição completo
● Frequência: quantidade de ciclos no intervalo de 1s, medido em hertz (Hz)
● Período: intervalo de tempo que uma onda leva para completar um ciclo (em segundos)
F = 1/T
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Propriedades) →
● A maioria dos sinais digitais não são periódicos;
● Por isso, os termos período e frequência não são apropriados;
● Termos utilizados para representar sinais digitais:
● Intervalo de sinalização: tempo necessário para enviar um único bit;
● Taxa de transferência: quantidade de intervalos de sinalização por segundo, ou seja, número de bits por segundo (bps)
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Perdas) →
● Os sinais trafegam por meios de transmissão que não são perfeitos;
● A imperfeição provoca perda de sinal;
● Nenhum meio físico é capaz de transmitir um sinal sem que haja perda;
● Isso significa que o sinal no início do meio de transmissão não é o mesmo no seu final (o que é enviado não é exatamente igual ao que é recebido);
● Normalmente as perdas em uma transmissão são causadas por:
● Atenuação, Distorção e/ou Ruído.
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Perdas) → → Atenuação
● Atenuação significa perda de energia
● Quando um sinal trafega por um meio de transmissão, ele perde parte da sua energia para superar a resistência do meio;
● Para compensar essa perda, amplificadores podem ser utilizados para restauração do sinal
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Perdas) → → Distorção
● Distorção significa que o sinal muda sua forma ou formato
● Pode ocorrer tanto na propagação quanto na amplificação
● A distorção ocorre em geral em sinais compostos (diferentes componentes de frequência).
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Sinais (Perdas) → → Ruído
● Um ruído corresponde a interferência de um sinal por um outro(s) sinal(is) de forma inesperada;
● Pode ser provocado:
● pelo movimento aleatório de elétrons nos condutores (ruído térmico);
● pelo acionamento de motores e outros aparelhos eletrônicos (ruído induzido);
● pelo efeito que a corrente num condutor provoca em outro fio (crosstalk);
● ou interferências geradas no meio proveniente de redes elétricas, de iluminação e outras fontes (ruído impulsivo)
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Codificação de Linha →
● A codificação de linha é o processo de converter dados binários (sequência de bits) em sinais digitais;
● Basicamente, é a forma como os 0s e 1s serão ”escritos” no meio físico
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Conversão Digital-Analógica →
● Conversão digital-analógica é o processo de mudar as características de um sinal analógico
baseado nas informações de dados digitais
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Funções Conversão Digital-Analógica →
MODEM (Modulador / DEModulador)
● Dispositivo que recebe um fluxo de bits e produz uma portadora modulada, utilizando alguma técnica de modulação;
● Além disso, o modem recupera os dados binários a partir de um sinal modulado.
Multiplexação
Conjunto de técnicas que permitem a
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão de Dados
● Qualquer coisa capaz de transportar informações de uma origem a um destino;
● Pessoas conversando
● Informação = mensagens
● Meio de transmissão = ar, sinais de fumaça ou código de sinais
● Correspondência
● Informação = mensagem escrita
Meio de transmissão = carteiro, caminhão ou avião
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão de Dados
● Os sinais são transmitidos de um dispositivo a outro na forma de energia eletromagnética propagada pelos meios de transmissão;
● Energia eletromagnética é uma combinação de campos (magnético e elétrico) vibrando uns em relação aos outros;
● Ex.: energia elétrica, ondas de rádio, luz infravermelha, luz visível, luz ultravioleta, raios x e raios gama;
● Cada um dos exemplos constitui uma parte do espectro eletromagnético.
Nem todas as faixas de frequência do espectro são
atualmente utilizáveis em telecomunicações
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão: Classificação
● Em telecomunicações, os meios de transmissão são divididos em duas categorias:
● Guiados: existem fios ou cabos interligando os dispositivos
● Ex.: cabos de par trançado, coaxial e fibra óptica
● Não Guiados: utilizam ar, água ou vácuo para transmitir informações entre os dispositivos
● Ex.: redes sem fio, infravermelho, micro-ondas e satélite
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
● Padrão das LANs durante muitos anos (redes em anel e primeiras redes em barra);
● Boa imunidade a ruídos (revestimento);
● Atualmente (ainda) muito utilizado em:
● Circuitos fechados de TV (CFTV)
● Redes de TV à cabo (CATV)
São categorizados com base em detalhes como:
Cabo Coaxial
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Cabo Coaxial: Composição
● O cabo coaxial é composto por:● Um núcleo condutor central de fio torcido ou sólido (em geral cobre)
● Responsável por carregar o sinal;
● Um material isolante envolvendo o núcleo;
● Um condutor externo cilíndrico
● Geralmente uma capa metálica, uma malha
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Cabo Par Trançado
● Um cabo par trançado é formado por dois condutores (em geral de cobre), cada qual revestido por um material isolante plástico, trançados juntos de forma helicoidal;
● Um dos fios é usado para transportar sinais elétricos de um lado a outro (transmissor ao receptor) e o outro funciona como um terra de referência;
● O receptor baseia-se na diferença de potencial entre os
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Cabo Par Trançado: Blindagem
● Para tentar evitar/diminuir interferências, os cabos de par trançado podem fazer uso de blindagens (deve-se, portanto, verificar a especificação):
● UTP = Unshielded Twisted Pair
● Sem Blindagem
● FTP = Foiled Twisted Pair
● Blindagem Simples (Todos os Pares)
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Fibra Óptica
● Uma fibra óptica é feita de vidro ou plástico e utiliza luz para a transmissão de dados● Cabos metálicos transmitem sinais elétricos
● Oferece uma enorme capacidade de transmissão;
● Sua banda passante teórica é quase “ilimitada”, na faixa de “vários” THz;
● Equipamentos economicamente viáveis é que restringem sua capacidade
● É imune a interferências eletromagnéticas;
● O problema da atenuação é bem menor (que os demais meios guiados) permitindo grandes distâncias sem a necessidade de repetidores;
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Fibra Óptica: Transmissão
● Um sistema de transmissão óptica tem 3 componentes:
● A fonte de luz;
● O meio de transmissão; e
● O detector.
● O transmissor recebe um sinal elétrico, converte o sinal e o transmite pelo meio através de pulsos luminosos;
● O detector gera um sinal elétrico quando entra em contato com a luz, recuperando a informação;
● Normalmente, a presença de luz indica o bit 1 e a ausência o bit 0.
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Fibra Óptica: Transmissão
●
As fibras ópticas utilizam
reflexão para guiara luz por um canal;
● Um núcleo é revestido por uma “casca” feita de material menos denso;
●
O fluxo de luz deve deslocar-se dentro do
núcleo refletindo pela casca (ao invés de
refratar-se).
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Fibra Óptica: Composição
● Um cabo de fibra óptica é composto por:● Um núcleo (de vidro ou plástico)
● Onde a luz é guiada
● A casca
● Um revestimento (em geral plástico) envolvendo o núcleo
● Responsável pela reflexão da luz dentro do núcleo
● Uma jaqueta (geralmente de plástico)
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Guiados
Fibra Óptica: Tamanho
● As fibras ópticas são categorizadas através da razão entre o diâmetro de seus núcleos e o diâmetro de suas cascas
● Os diâmetros são expressos em μm (micrômetros);
● Obs.: o diâmetro de um fio de cabelo é de aproximadamente 60μm
● Tamanhos comuns de fibras ópticas:
Camada Física TCP/IP Camada Física TCP/IP
Meios de Transmissão Não Guiados
Fibra Óptica: Tamanho
● Os meios de transmissão não guiados transportam ondas eletromagnéticas pelo espaço livre, sem o uso de cabos ou fios
● Comumente chamado de comunicação sem fio (wireless)
● Para a comunicação em meios não guiados, o espectro eletromagnético
Redes de Computadores Redes de Computadores
Conteúdo Programático
●
Fundamentos de redes de computadores
● Histórico
● Classificação de redes
● Componentes da Internet
●
Modelos de redes
● Modelo RM-OSI
● Modelo TCP/IP
●
Camada Física TCP/IP
● Funções
● Meios de transmissão de dados:
● Cabo coaxial
●
Camada de Enlace TCP/IP
● Serviços
● Tecnologias e padrões de comunicação com fio
● Tecnologias e padrões de comunicação sem fio
● Dispositivos de interconexão de redes
●
Camada de Rede TCP/IP
● Serviços
● Endereçamento IPv4
● Fundamentos e configuração de protocolos de roteamento
Funcionamento de protocolos ARP e ICMP
