Comunicação de Dados e Teleprocessamento. Estrutura de um Rede de Comunicações. Tarefas realizadas pelo sistema de comunicação

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Comunicação

de Dados e

Teleprocessamento

Profa

. Cristina

Moreira Nunes

CDT Profa. Cristina Nunes

Estrutura

de um

Rede

de

Comunicações

Tarefas realizadas pelo sistema

de

comunicação

• Utilização do sistema de transmissão • Geração de sinal

• Sincronização

• Formatação das mensagens • Detecção e correção de erros • Controle de fluxo

• Codificação da informação • Compressão de dados • Encriptação dos dados • Roteamento • Endereçamento • Gerenciamento da rede

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Redes

de

Comunicação

de Dados

• A maneira mais fácil de ligar dois dispositivos é via

uma conexão ponto-a-ponto

• Nem sempre isto é viável:

– distância entre os dispositivos

– dispositivos precisam ser ligados a vários outros

• Solução: Anexar o dispositivo a uma rede de

comunicação

• Redes de comunicação podem ser pessoais (PAN

ou WPAN), locais (LAN), metropolitanas (MAN) ou

de longa distância (WAN).

• As redes podem ser com ou sem fio.

Redes

de

comunicação

de dados

PAN (

Personal

P

ersonal A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Ou WPAN (Wireless Personal Area Network)

• São redes informais de pequeno alcance que

funcionam sem fios, também chamada de rede ad

hoc.

• Podem ser redes temporárias.

• Exemplos de uso: reuniões improvisadas, impressão

de documentos sem a necessidade de se ligar a

redes fixas, partilhar informações entre dispositivos

Bluetooth, etc.

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LAN (

L

Local

ocal A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Normalmente, é de uma única organização

– todos os dispositivos estão acessíveis ao gerente

da organização

• Não envolve meios públicos de comunicação

– usuário instala e controla equipamentos

• Taxas de transmissão são maiores do que as

encontradas nas WANs

• Taxas de erros menores

• Tradicionalmente, utilizam de mecanismos de

broadcast

para realizar transmissão.

WLAN (

Wireless

W

ireless L

Local

ocal A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Redes locais sem fio

• Oferecem ligações livres de cabos entre

notebooks, computadores de mesa,

impressoras, PDAs.

• Conectam entre si ou a uma rede fixa através

de pontos de acesso (access point).

MAN (

Metropolitan

M

etropolitan A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Versão ampliada das LANs;

• Normalmente, abrange um conjunto de prédios ou

até mesmo uma cidade;

• Envolve meios públicos de comunicação;

• Sistema de TV a cabo.

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WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Abrangência desde um país até distâncias

intercontinentais.

• Tipicamente, consiste de um conjunto de nós

interconectados.

• A função destes nós é prover facilidades de

comutação para transportar dados de nodo a nodo

até alcançar o destino.

• Envolve meios públicos de comunicação

– Usuário depende de empresas prestadoras de serviços de comunicação, tendo que pagar pelos mesmos;

• Maiores taxas de erros;

WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Tradicionalmente, as WANs têm sido implementadas

com base em duas tecnologias: comutação de

circuitos e comutação de pacotes.

• Exemplos de tecnologias: Frame Relay, ATM, 10

Gigabit Ethernet.

• Comutação de Circuitos

– um caminho de comunicação dedicado é estabelecido entre duas entidades;

– a transmissão é realizada sem atrasos; – rede telefônica.

WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Comutação de Pacotes

– não existe um caminho dedicado;

– dados enviados como um conjunto de pacotes; – pacotes passam de nodo a nodo na direção da entidade

destino;

– em cada nodo, o pacote é recebido, armazenado e transmitido para o próximo nodo.

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WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• Frame Relay

– comutação de pacotes desenvolvida quando a transmissão digital a longa distância apresentava uma elevada taxa de erros

• necessidade de agregar bits de redundância

– o advento de sistemas de telecomunicações modernos dispensa esteoverhead;

– Frame Relay foi desenvolvido considerando estes aspectos; – sistema original comutação de pacotes: 64Kbps; – Frame Relay opera eficientemente a 2Mbps.

WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• ATM (Asynchronous Transfer Mode)

– pode ser visto como uma evolução do Frame Relay

• Frame Relay opera com pacotes de tamanho variável • ATM opera com pacotes de tamanho fixo

– desenvolvido para operar na faixa de 100 Mbps; – pode ser visto também como uma evolução da comutação

de circuitos

• permite a definição de múltiplos canais virtuais com taxas de transmissão definidas sob demanda.

WAN (

W

Wide

ide A

Area

rea N

Network

etwork

)

• ISDN (Integrated Services Digital Network)

– Integrar serviços de comunicação em uma única rede; – Narrowband ISDN (banda estreita);

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Tipos e Modos de Transmissão

• Modos de operação

– Pode-se classificar os sistemas em relação ao sentido do fluxo de informação em três modos:

• Simplex, • Half-Duplex e • Full-Duplex

Tipos e Modos de Transmissão

– Simplex

• tráfego em apenas uma direção.

– Half-Duplex

• tráfego em ambas as direções, mas não simultaneamente.

ou

– Full-Duplex

• tráfego em ambas as direções e ao mesmo tempo.

Tipos e Modos de Transmissão

• Tipos de ligação ao meio:

– ponto-a-ponto: apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade do enlace.

– multiponto: presença de três ou mais dispositivos de comunicação com possibilidade de utilização do mesmo enlace.

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Tipos e Modos de Transmissão

• Transmissão paralela ou serial

– Paralela

• Todos os bits de um caracter são transmitidos simultaneamente através de canais físicos separados

bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit 5 bit 6 bit 7 bit 7

Tipos e Modos de Transmissão

– Serial

• Os bits que compõem cada caracter são transmitidos um de cada vez.

b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 tempo

Tipos e Modos de Transmissão

• Sincronismo:

– Transmissão assíncrona:

• não exige a fixação prévia de um padrão de tempo entre o transmissor e o receptor.

• transmissão tipo START/STOP:

– a cada conjunto de bits que forma um caracter é adicionado um elemento que marca seu início (start) e fim (stop)

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Tipos e Modos de Transmissão

– Transmissão síncrona:

• os bits são transmitidos serialmente numa cadeia fixa e constante.

• a cada T segundos o transmissor emite, por exemplo, um pulso de tensão elétrica significando o envio de um símbolo binário 1, ou nenhum pulso significando 0.

• o receptor precisa conhecer a priori a temporização obedecida pelo transmissor.

– requer um sinal extra de sincronismo – utilização de um código com informação de

sincronismo (Manchester, por exemplo)

Tipos e Modos de Transmissão

– Transmissão síncrona (continuação):

• sincronização a nível de quadro

1 0 1 1 0 1 0 0 1 Dados Sinal de sincronismo (relógio) T intervalo _{significativo}

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Topologias da Rede

• Redes Locais e Metropolitanas

– Anel

– Barramento – Estrela

• Redes Geograficamente Distribuídas

– Configurações mistas

Topologias da Rede

• Anel

– A saída de cada estação está ligada na entrada da estação seguinte: canal de transmissão fechado;

– A confiabilidade da rede depende da confiabilidade de cada nó (estação); – Um grande comprimento total de cabo é

permitido, pelo fato de cada estação ser um repetidor do sinal;

– O número de estações na rede é teoricamente ilimitado;

– Fluxo de dados em uma única direção. – Usado como topologia lógica (fluxo de

dados) em redes locais.

Topologias da Rede

• Barra

– Todas as estações são ligadas em paralelo ao cabo.

– A queda (desligamento) de uma estação não causa, em princípio, a queda da rede.

– O comprimento do cabo e o número máximo de estações em uma rede é determinado, a princípio, pela atenuação do sinal no cabo e pela qualidade das placas de rede.

– O fluxo de dados se dá saindo da estação que esta transmitindo em direção às extremidades.

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Topologias da Rede

• Estrela – Necessidade de um nó central ou concentrador;

– Confiabilidade da rede extremamente dependente do nó central; – Tamanho da rede dependente do

comprimento máximo do cabo ente o nó central e uma estação; – Número de estações limitado pelo nó

central;

– Fluxo de dados bidirecional entre o nó central e as estações.

– Usado como topologia física (fiação) em redes locais.

Concentrador

Topologias da Rede

• Configurações mistas

– As estações são interligadas por ligações ponto-a-ponto, sendo que cada estação pode ser ligada a uma, duas ou várias estações.

– A confiabilidade é muito boa e depende da complexidade da malha. – É necessário o roteamento dos dados (múltiplos caminhos); – Tamanho da rede e número de estações teoricamente ilimitados. – Não costuma ser usado em redes locais.

Conceito

de

Protocolo

• Regras que definem os formatos das mensagens de

controle da comunicação

• Em sistemas de comunicação existem mensagens

de controle desta comunicação além dos dados que

se quer enviar

– análogo ao sistema postal Transferência

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Conceito

de

Protocolo

Envie arquivo Envie arquivo Alô Alô Alô Alô Qual Qual?? Arquivo ArquivoAA Envia arquivo Envia arquivoAA OK OK Algo mais Algo mais?? Não Não Tchau Tchau Tchau Tchau

A

_B

Conceito

de

Protocolo

• Para um protocolo funcionar

– atender a todas as funções necessárias – que as duas máquinas ou entidades entendam as

mensagens recebidas

– que respondam da mesma forma às mensagens

• Capacidade de transmissão é dividida entre

sinalização e informação

– diferentes protocolos terão diferentes overheads – velocidade efetiva não considera overhead

Cabeçalho Dados Cauda

Protocolos Hierárquicos

• Redes de computadores modernas

– organizadas de uma forma estruturada – componentes hierarquizados em camadas

• Objetivos

– reduzir a complexidade do projeto – isolar as camadas superiores dos detalhes de

implementação dos níveis inferiores

– possibilitar a substituição da implementação de uma camada por outra

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Protocolos Hierárquicos

• Implementação

– Camadas são implementadas como processos em hardware ou software

• realizam funções próprias de cada nível • são denominados entidades de nível n

– Entidades de um mesmo nível n em cada máquina trocam informações entre si de acordo com um protocolo n – As entidades n utilizam serviços n-1 providos pelos níveis

inferiores e fornecem serviços ao nível n+1

– Dados não são transmitidos diretamente da entidade n de uma máquina para a entidade n de outra

• cada camada passa dados e informações à camada imediatamente inferior

Protocolos Hierárquicos

• Interface

– Entre duas camadas adjascentes existe uma interface que define as primitivas e serviços que a camada inferior oferece à superior

– A definição clara destas interfaces é fundamental no isolamento entre camadas

• Primitivas de serviço

– Informações (dados e controle) que passam pela interface de duas camadas

Protocolos Hierárquicos

I like rabbits I like rabbits L: holandês Ik hou van konijnen L: holandês Ik hou van konijnen Fax # ---L: holandês Ik hou van konijnen Fax # ---L: holandês Ik hou van konijnen J'aime les lapins J'aime les lapins L: holandês Ik hou van konijnen L: holandês Ik hou van konijnen Fax # ---L: holandês Ik hou van konijnen Fax # ---L: holandês Ik hou van konijnen mensagem Informação para o tradutor remoto Informação para a secretária remota

3

2

1

filósofo tradutor secretária