Redes Locais de Computadores. Redes Locais de Computadores. Redes Locais

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores

Redes Locais

Redes Locais de Computadores

Conteúdo

1. Arquitetura IEEE 802

2. Ethernet

3. Fast Ethernet

4. Gigabit Ethernet

5. 10 Gigabit Ethernet

6. Cabeamento Estruturado

7. Wireless - Wlan 802.11 a/b/g

8. Wireless - Blue Tooth

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores 7 2 6 5 4 3 1 7 2 6 5 4 3 1 2 3 2 1 1 Origem Nó Intermediário Destino Segmento X Segmento Y MSG MSG

Fluxo da Mensagem através da

Arquitetura em Camadas

Arquitetura IEEE 802

LLC MAC Física

Arquitetura IEEE 802

6. Apresentação 7. Aplicação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Enlace 1. Física OSI OSI Aplicações (FTP, Telnet, HTTP, DNS, SNMP, Mail, etc) TCP IP Tecnologias de Rede (Ethernet, FDDI, Token Ring, PPP, X25, Frame Relay, ATM, etc) UDP TCP/IP LLC (IEEE 802.2) Ethernet

(IEEE 802.3) (IEEE 802.5)Token Ring

FDDI (ANSI X3T9.5)

LLC - Logical Link Control MAC - Medium Access Control

IEEE - Institute of Eletrical and Eletronics Engineers ANSI - American National Standards Institute FDDI - Fiber Distributed Data Interface PPP - Point-to-Point Protocol ATM - Asynchronous Transfer Mode

FTP - File Transfer Protocol HTTP - HyperText Transfer Protocol DNS - Domain Name System

SNMP - Simple Network Management Protocol TCP - Transmission Control Protocol UDP - User Datagram Protocol IP - Internet Protocol

Comparativo da Arquitetura IEEE 802

com as Arquiteturas OSI e TCP/IP

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Composição da Mensagem na Arquitetura de Rede

MAC Header LLC Header IP Header TCP Header APL Header DADOS MAC Trailer MAC Header

LLC Header

IP Header

TCP Header

APL Header DADOS

MAC Trailer Aplicações (FTP, Telnet, HTTP, DNS, SNMP, Mail, etc) TCP IP UDP TCP/IP LLC MAC Física

Quadro (Frame) MAC Segmento TCP

Datagrama IP PDU (Protocol Data Unit) LLC

INFO INFO INFO INFO

Arquitetura IEEE 802

¾ Oferece interface lógica padrão para a camada superior que utiliza seus serviços através dos SAPs (Service Access Points)

¾ Pode implementar controle de erros ou de fluxo ¾ Disponibiliza 3 tipos de operação de protocolo:

 Tipo 1 - Protocolo não orientado à conexão e sem reconhecimento  Tipo 2 - Protocolo orientado à conexão com reconhecimento  Tipo 3 - Protocolo não orientado à conexão com reconhecimento

DSAP SSAP CONTROL INFO

LLC Header

8 bits 8 bits 8 ou 16 bits 8 * m bits Formato da PDU (

Formato da PDU (ProtocolProtocolData Data UnitUnit) para o LLC) para o LLC

DSAP = Destination Service Access Point SSAP = Source Service Access Point Control = Campo que define o tipo da PDU

Física MAC LLC

Arquitetura IEEE 802: Subcamada LLC

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1. A pilha TCP/IP do computador A troca mensagens com a pilha TCP/IP do computador B através da conexão estabelecida entre os SAPs (Service Access Points) A2 e B1.

2. A pilha IPX/SPX do computador A troca mensagens com a pilha IPX/SPX do computador C através da conexão estabelecida entre os SAPs A1 e C1.

IPX - Internetwork Packet Exchange SPX - Sequenced Packet Exchange

SPX TCP IPX IP FTP Client Netware LLC MAC Física (A1) (A2) TCP SPX IP IPX FTP SRVRClient Netware LLC MAC Física (B1) (B2) SPX IPX Netware LLC MAC Física (C1) SAP

A Windows B Windows C Netware

Arquitetura IEEE 802: Subcamada LLC

¾ Responsável pelo controle de acesso ao meio físico ¾ No caso do Ethernet utiliza-se:

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection) ¾ Outras tecnologias utilizam outros métodos de acesso (ex:Token Passing) ¾ Na transmissão:

Recebe a PDU da camada LLC

Monta o frame inserindo os campos do Header e Trailer MAC Executa o algoritmo CSMA/CD

Envia o frame para a camada física ¾Na recepção:

Recebe o Frame da camada física

Verifica os campos do Header e Trailer MAC Envia a PD para a camada LLC

Física MAC LLC Ethernet

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Transmissão de Frames Transmissão OK Monta Frame Inicia Transmissão Meio Livre ? Colisão ? Fim de Transmissão ? Erro:excesso de colisões Envia Jam de 32 bits Incrementa Num tentativas Calcula tempo de backoff Espera tempo de backoff Num Max. Tentativas (16) ? S N N S N S S

N _{Backoff = random (0,2**num. tentativas) * slotTime}

SlotTime = 51,2 µs (tempo para TX 64 bytes)

Fluxo de Transmissão de

Fluxo de Transmissão deFramesFrames utilizando o CSMA/CD

utilizando o CSMA/CD Ethernet

Ethernet: Subcamada MAC (: Subcamada MAC (MediumMediumAccessAccessControlControl))

Recepção de Frames Recepção OK Inicia Recepção Frame pequemo ? FCS válido ? Fim de Recepção ? Erro:FCS Desmonta o quadro Bits extras ? S N N S N S S N Erro:Tamanho Erro Alinhamento Endereço reconhecido ? Tamanho válido ? S N S N S Física MAC LLC

Fluxo de Recepção de

Frames

Ethernet

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MAC Header MAC Trailer

Preâmbulo SFD DA SA Tamanho INFO FCS

Formato do Frame MAC para 802.3

¾Preâmbulo: Seqüência padrão de bits para sincronização da recepção.

¾ SFD (Start Frame Delimiter): Seqüência 10101011 Indica o início do quadro. ¾ DA (Destination Address): MAC Address de destino. (Se todos ´F´=broadcast. ¾ SA (Source Address): MAC Address de origem.

¾ Tamanho: Quantidade de bytes do campo INFO (Protocolo no Ethernet V2) ¾ INFO: Contém a PDU recebida da camada LLC.

¾FCS (Frame Check Sequence): Para detectar erros na recepção.

Ethernet

Ethernet: Subcamada MAC (: Subcamada MAC (MediumMediumAccessAccessControlControl))

Endereços

Preâmbulo SFD DA SA Tamanho INFO FCS

Endereçamento no Ethernet

¾MAC Address: 48 bits para identifição da estação no enlace

 24 bits para identificação do fabricante  24 bits para identificação seqüencial

¾ Unicast Address: Específico de uma interface ethernet ¾ Multicast Address: De um grupo de estações em uma rede ¾ Broadcast Address:

Todos os bits ligados FF.FF.FF.FF.FF.FF Destinado a todas estações na rede

Ethernet

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores ¾ Responsável pela transmissão transparente dos bits através do meio físico ¾ Leva em conta aspectos relacionados com as seguintes características:

 Mecânicas: tipos de cabos e conectores e etc  Físicas: níveis de tensão e distâncias e etc

 Funcionais: função de cada pino do conector por exemplo  Tipos de Transmissão: Baseband ou Broadband etc

Arquitetura IEEE 802: Camada Física

¾ Padrão: IEEE 802.3

¾ Topologia: Barramento e/ou Estrela ¾ Taxa de Transmissão: 10 Mbps ¾ Método de Acesso ao Meio Físico

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection) ¾ Meio Físicos Utilizados

10Base5 - cabo coaxial grosso de 50 ohms – 500 Metros 10Base2 - cabo coaxial fino de 50 ohms – 185 Metros

10BaseT - STP (Shielded Twisted Pair)ou UTP (Unshielded TP) – 100 Metros 10BaseF - fibra óptica – 2 Km

¾ Tipo de Aplicação: dados

Ethernet

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Ethernet

: Camada Física

–

10Base2

Placa de Rede Cabo TP Placa de Rede Cabo TP HUB ou SWITCH TP HUB ou SWITCH TP

Ethernet

: Camada Física

–

10BaseT

CONECTORES RJ45

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Conversor TP - FO Placa de Rede Cabo TP Fibra Óptica Conversor TP - FO Placa de Rede Cabo TP Fibra Óptica HUB ou SWITCH FO HUB ou SWITCH FO

Ethernet

: Camada Física

–

10BaseF

CONECTORES FO

Fibras Ópticas

Ethernet

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores SWITCH HUB DOMÍNIO DE COLISÃO HUB DOMÍNIO DE COLISÃO HUB DOMÍNIO DE COLISÃO DOMÍNIO DE COLISÃO Servidor

Ethernet

: Domínio de Colisão

¾ Padrão: IEEE 802.3 u ¾ Topologia: Estrela

¾ Taxa de Transmissão: 100 Mbps ¾ Método de Acesso ao Meio Físico

100BaseT4 - par trançado UTP ou STP 4 pares – 100 Metros 100BaseTX - par trançado UTP ou STP 2 pares – 100 Metros 100BaseFX - fibra óptica 2 vias – 400 Metros

¾ Tipo de Aplicação: dados, voz e vídeo

Fast Ethernet

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¾ Padrão: IEEE 802.3 z ¾ Topologia: Estrela

¾ Taxa de Transmissão: 1 Gbps ¾ Método de Acesso ao Meio Físico

1000BaseCX - Shielded copper - cabo coaxial - 25 Metros 1000BaseT - UTP - par trançado 4 pares - 100 Metros 1000BaseSX - Short-wave laser - fibra óptica - 500 Metros 1000BaseLX - Long-wave laser - fibra óptica - 5000 Metros ¾ Tipo de Aplicação: dados, voz e vídeo

Gigabit Ethernet

¾ Padrão: IEEE 802.3 ae ¾ Topologia: Estrela

¾ Taxa de Transmissão: 10 Gbps ¾ Método de Acesso ao Meio Físico

10GBASE-SR (Dark Fiber) e 10GBASE-SW (SDH) • Multimode Fiber de 2 metros a 300 metros 10GBASE-LR (Dark Fiber) e 10GBASE-LW (SDH)

• Singlemode Fiber de 2 metros a 10 Kilometros 10GBASE-ER (Dark Fiber) e 10GBASE-EW (SDH)

• Singlemode Fiber de 2 metros a 40 Kilometros ¾ Tipo de Aplicação: dados, voz e vídeo

10

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Ratificado formalmente pelo IEEE em 12 junho de 2002

Novas perspectivas de serviços pois além da velocidade o alcance máximo é de até 40 KM em fibra óptica monomodo

O padrão permite apenas o modo de operação full-duplex Ainda bastante caro, mas tende a cair com o tempo

Aplicável na construção de backbones rápidos em LANs ou MANS

10

10 Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet

Aplicação dos Diversos Padrões

Ethernet

SWITCH 10 Mbps SWITCH 10 Mbps SWITCH 10 Mbps Servidor SWITCH 10 Mbps 100 Mbps _{100 Mbps}

Servidor Servidor Servidor

SWITCH SWITCH 1 Gbps 10 Gbps Módulos 10 Gbps Módulos 1 Gbps 1 Gbps

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TOMADA DE REDE PATCH PANEL

PATCH CORDS

Cabeamento

Estruturado

RACK RACK HUB ou SWITCH ÁREA DE TRABALHO TOMADA DE REDE PATCH PANEL ÁREA DE TRABALHO TOMADA DE REDE ÁREA DE TRABALHO TOMADA DE REDE

Esquema de

Esquema de crimpagem crimpagem de Cabos TP com conectores RJde Cabos TP com conectores RJ--4545

568B

568A

Cabeamento

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Cabeamento

Estruturado

¾ Padrão: IEEE 802.11b – 11 Mbps

IEEE 802.11a – 54 Mbps (NÃOcompatível com IEEE 802.11b) IEEE 802.11g – 54 Mbps (compatível com IEEE 802.11b ) ¾ Arquiteturas: Ad-Hoc

Infrastructure (utilizando Access Point) ¾ Taxa de Transmissão: 11 Mbps e 54Mbps

¾ Método de Acesso ao Meio Físico

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) O padrão IEEE 802.11 foi desenvolvido para garantir a padronização de comunicação de dados entre dispositivos de redes locais sem fio.

É conhecida também pelo nome de Wi-Fi, abreviatura de “wireless fidelity” (fidelidade sem fios), que é uma marca registrada pertencente à Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA).

Wireless

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Wireless

LAN

Ad-Hoc: a comunicação entre as estações é direta. Não existem pontos fixos

(vide figura 1).

Infrastructure (utilizando Access Point): existem pontos fixos através dos

quais se dá a comunicação (vide figura 2).

Wireless

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C não consegue “escutar” A e pode começar a transmitir enquanto A também estiver transmitindo.

A e C não conseguem detectar colisão.

Apenas o receptor pode auxiliar na detecção de colisões.

Wireless

LAN: Problema do Nó Escondido

Wireless

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CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)

Se o meio está ocupado, o transmissor aguarda um período randômico de tempo A colisão é evitada através do fluxo acima

¾ O RTS contém o endereço do destino e a duração da mensagem

¾ Todas as estação aguardam o tempo de duração da mensagem para evitar colisão ¾ O ACK é enviado para garantir que o dados foram recebidos

Wireless

LAN: Método de Acesso ao Meio Físico

O Bluetooth é a melhor aposta para interligação eletrônica em redes

para interligação sem fio.

Um celular pode ser usado para sincronizar a agenda de telefones com

o PC ou palmtop, e uma câmera digital pode enviar fotos à impressora, por exemplo.

Especificação aberta para conexão sem fio em curta distância, via

freqüência de rádio

Os sinais enviados chegam a 2,4 Ghz

A taxa média de transmissão entre os aparelho baseados na tecnologia é

de 1 Mbps

A distância máxima entre os equipamentos é de 10 metros. As conexões podem ser ponto-a-ponto ou multiponto. Usa o software Bluetooth Conection Manager – protocolo de

comunicação Bluetooth v1.1

Bluetooth

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Você chega ao escritório e coloca sua pasta na mesa.

Enquanto em seu escritório, seu Assistente Digital Pessoal (PDA)

automaticamente sincroniza com seu PC de mesa e transfere: Arquivos

E-mails

Informação de agenda de compromissos.

Bluetooth

: Aplicações

Enquanto em uma reunião, você acessa seu PDA para enviar sua

apresentação ao quadro branco eletrônico.

Você registra atas da reunião em seu PDA e sem nenhum cabo

ligado, transfere as informações aos participantes presentes antes de que eles deixem a reunião.

Bluetooth

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Um supervisor de uma fábrica, caminha por ela conferirindo o estado

de cada equipamento de teste da linha de produção, carregando uma interface do usuário que instantâneamente acessa qualquer máquina.

Ele verifica taxas de defeito de produto e falhas de peças em

estações de trabalho selecionadas.

Bluetooth

: Aplicações

Você chega ao hotel.

Quando você entra, você é registrado automaticamente e seu

número de quarto e a chave eletrônica é transferida para seu PDA.

Quando você chegua no quarto, a porta abre automaticamente.

Bluetooth

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Copyright Centro Universitário Fundação Santo André – Disciplina Redes de Computadores Ansioso em ver a estréia do filme, você chega ao cinema e acha fila

longa para comprar ingressos.

Usando sua tecnologia Bluetooth PDA , ela confirma e paga por seus

ingressos, você evita a fila, entra no cinema, em seu assento preferido.

Bluetooth

: Aplicações

Você chega ao aeroporto e fila enorme é formada para marcar o assento e

entregar o bilhete.

Você evita a fila, enquanto isso seu PDA apresenta um ingresso eletrônico

e automaticamente seleciona seu assento.

O sistema de identificação de check-in da companhia aérea confere a

identificação pela função embutida de "ID-etiqueta" que está no seu PDA e confirma seu assento reservado.

Bluetooth

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¾ Padrão: IEEE 802.5

¾ Topologia: Anel e/ou Estrela

¾ Taxa de Transmissão: 4 e 16 Mbps

¾ Método de Acesso ao Meio Físico: Token Passing

¾ Meio Físicos Utilizados

¾ Par trançado STP

(Shielded Twisted Pair)

ou UTP

(Unshielded Twisted Pair)

¾ Fibra óptica

¾ Tipo de Aplicação: Dados

¾ High Speed Token Ring: Taxa de transmissão de 100 Mbps

Tecnologias Mortas:

Token Ring

¾ Padrão: ANSI X3T9.5

¾ Topologia: Duplo Anel com Tolerância a Falhas

¾ Taxa de Transmissão: 100 Mbps com taxa efetiva de 80 Mbps ¾ Método de Acesso ao Meio Físico: Token Passing

¾ Meio Físicos Utilizados: fibra óptica e par trançado ¾ Número máximo de estações no anel: 500

¾ Comprimento máximo do anel: 100 Km ¾ Serviços de transmissão de dados oferecidos

 Assíncrono: instante de transmissão desconhecido  Síncrono: previsibilidade de quando o token vai passar