Redes de Computadores

1
Redes de Computadores
UFBA Engenharia de Telecomunicações
Marco Antônio C. Câmara / 2002
2
Quem é o instrutor ?

• Marco Antônio C. Câmara
• Eng. Eletricista (UFBA)
• CNE e CNI (Novell)
• MCP (Microsoft)
• Projetista/Integrador autorizado pela Avaya
• Professor da UCSAL, FRB, UFBA e Unifacs
• Diretor da LOGIC Engenharia
• Experiência de 15 anos em redes.
• Home Page www.logicengenharia.com.br/mcamara
• email mcamara_at_logicengenharia.com.br

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3
Agenda

• Noções de Comunicação de Dados
• Padrões de Rede Local
• Meios físicos para redes ethernet
• Equipamentos para redes ethernet
• Softwares para Redes Locais

4
Noções de Comunicação de Dados
5
Conceitos e Terminologia

• Informações Digitais e Binárias
• Analógico X Digital
• Transmissões Paralelas e Seriais
• Hardware
• Interfaces, cabos, equipamentos de comunicação
• Software
• Protocolos de comunicação

6
Os quatro elementos
Emissor
Receptor
Meio Físico
Mensagem
7
Os quatro elementos

• Emissor e Receptor
• Data Terminal Equipment
• Data Communications Equipment

(DTE)
(DCE)
8
Os quatro elementos

• O meio físico
• Taxa de transferência X Velocidade Propagação
• LANs e WANs (performance no meio físico ?)
• Cuidado com as classificações ...
• Que tal usar a propriedade sobre o meio físico
  como delimitador ?

9
Os quatro elementos

• A mensagem
• Constituída de dados formatação
• Formatação é definida pelos protocolos

Emissor
Receptor
Meio Físico
Mensagem
10
Taxa de Transferência

• O conceito de portadora
• Hertz ou Bauds
• Indica número de mudanças de estado por unidade
  de tempo
• bps
• Indica a taxa de transferência de informação em
  bits por segundo.

11
Portadora, Informação e Sinal Modulado
12
Definição de Rede

• Computadores autônomos
• Capacidade própria de processamento
• Foge da arquitetura mestre-escravo
• Interligação
• Uso do meio físico para troca de mensagens

13
Redes Store-and-Forward

• Ocorre em trechos com interligação de apenas dois
  pontos
• Seus terminais acumulam mensagens temporariamente
  até que haja disponibilidade de transmissão
• Extremamente comum em WANs

14
Redes por Difusão

• Compartilhamento do canal de comunicação
• Identificação do endereço de destino
• Endereços de broadcasting e multicast

15
Topologias Físicas

• Estrela
• Barramento
• Anel
• Mista

16
Topologias Físicas

• Estrela
• Primeiro modelo
• Independência quanto ao meio físico
• Barramento
• Anel
• Mista

17
Topologias Físicas

• Estrela
• Barramento
• Simplicidade para broadcasting
• Dependência quanto ao meio físico
• Anel
• Mista

18
Topologias Físicas

• Estrela
• Barramento
• Anel
• Circulação das mensagens
• Autorização para transmissão
• Mista

19
Topologias Físicas

• Estrela
• Barramento
• Anel
• Mista
• Implementação típica em projetos
• Comum na interligação entre redes heterogêneas

20
Alocação de Canal

• Determina os métodos de acesso ao meio
• Pode ser estática ou dinâmica
• Estática divisão em intervalos discretos
• Dinâmica alocação estatística
• Alocação Estatística ou Dinâmica
• Centralizada ou Descentralizada

21
Modelos em Camadas

• Sistema Aberto X Fechado
• O exemplo do automóvel
• A informática ERA um sistema fechado !
• Sistema Aberto ? Padronização
• Divisão dos padrões (protocolos) em camadas
  simplifica bastante !
• Cada camada oferece serviços à sua vizinha
  superior ...
• Responsabilidades são divididas ...
• Trocar uma camada é possível !

22
Modelos em Camadas Exemplo Clássico
Assessor
Assessor
Jurídico
Jurídico
Tradutor
Tradutor
Portador
Portador
23
O modelo OSI

• Sete camadas. Porque ?
• Redução do tráfego entre as camadas
• Funções inequívocas
• Compatibilidade com os padrões de mercado.
• Comunicação Virtual entre camadas semelhantes
• Inserção de Cabeçalhos
• Questões de Projeto ?
• Funções de cada camada ?

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
24
O modelo OSI - Questões Projeto

• Estabelecimento de Conexões
• Encerramento de Conexões
• Endereçamento
• Estabelecimento de Canais Lógicos
• Controle de Erros
• Controle de Tamanho
• Controle de Fluxo
• Ordenação
• Multiplexação / Demultiplexação
• Escolha da Rota.

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
25
O modelo OSI - Funções Camadas

• Física (Physical)
• Determina interfaces mecânica, elétrica e tempos
• É a camada onde efetivamente ocorre a comunicação
  entre emissor e receptor
• Domínio do cabeamento estruturado, engenharia
  elétrica
• Ex. Repetidor, HUB, Transceptores
• Unidade de dados BIT.

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
26
O modelo OSI - Funções Camadas

• Enlace (Data Link)
• Transforma a camada física em um ambiente livre
  de erros
• Delimita e estabelece campos
• Delimitadores por padrão físico, tamanho ou
  codificação (c/ misturadores)
• Delgada nas redes mais modernas
• Subdividida nas redes IEEE802 (LLC e MAC)
• Controle de fluxo
• Ex. Placa de Rede, bridge, switch convencional
• Unidade de dados QUADRO (frame).

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
27
O modelo OSI - Funções Camadas

• Rede (Network)
• É a camada da interligação entre padrões de
  rede diferentes
• Controle de operação e contabilização de
  recursos
• Delgada nas redes locais
• Ex. Roteadores, switches de camada 3, IP
• Unidade de dados PACOTE.

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
28
O modelo OSI - Funções Camadas

• Transporte
• Primeira camada fim a fim !
• Estabelece qualidade de serviço (QoS)
• Estabelecimento conexões multiplexação
• Ex. Gateways, TCP, UDP
• Unidade de dados mensagem ?

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
29
O modelo OSI - Funções Camadas

• Sessão (Session)
• Determina pontos de checagem intermediária
• Controle de fluxo
• Sincronização.

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
30
O modelo OSI - Funções Camadas

• Apresentação (Presentation)
• Não está relacionada à comunicação em si
• Sintaxe e semântica
• Criptografia, compactação
• Estruturas de dados.

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
31
O modelo OSI - Funções Camadas

• Aplicação (Aplication)
• Aplicações associadas à comunicação de dados
• Telnet
• Serviços de Diretório
• Correio eletrônico
• Serviços de Sistemas Operacionais de Rede
• Serviços de Arquivo FTP
• WEB Server, WEB cache etc

Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data Link
Physical
32
Padrões de Redes Locais
33
Os padrões de rede local

• Associam conjuntos de protocolos de camadas
  inferiores
• Obediência é extremamente recomendável
• Criados por instituições reconhecidas
  mundialmente
• IEEE, ANSI, ISO, EIA/TIA etc.

Padrão nonono nono
34
IEEE802.3 - Ethernet
35
O IEEE 802.3

• O IEEE e o grupo 802
• Sub-grupo 3 identifica as redes ethernet
• Domínio de mais de 90 do mercado mundial de
  redes locais.

36
Surge o Ethernet ...

• Anos 60 Norman Abramson cria o ALOHA
• Compartilhamento de canal por diversas estações
  de rádio
• Eficiência de 17
• Taxa inicial de 4.800 bps

Universidade do Hawai
37
Surge o Ethernet ...

• 22/5/73 Bob Metcalfe faz funcionar a primeira
  rede local de micro-computadores
• Introduzida a sensibilidade à portadora
• Taxa de 2,94 Mbps

1972
38
Surge o Ethernet ...

• O nome Ethernet
• A ALTO ALOHA Network se transforma em Ethernet
  (referência ao Éter luminis-cente)
• Entre 76 e 79, a XEROX a chamou de XEROX wire
  depois ela desistiu, voltando ao nome Ethernet.

Ethernet
39
Surge o Ethernet ...

• A patente chega em 13/12/77
• DEC, INTEL e XEROX
• 30/9/80 - Lançado o Ethernet Blue Book
• Taxa era de 20 Mbps, depois de 10Mbps
• IEEE padroniza
• 1983 10Base5
• ISO padroniza
• 1989 IS88023.

1972
40
Surge o Ethernet ...

• Metacalfe e outros fundam a 3Com em junho de 79
• Originalmente chamada de Computer,
  Communications and Compatibility
• Em Setembro de 82
• EtherLink ISA Adapter
• Primeira placa p/ PC
• Adotava o Cheapernet
• Custava apenas US 950.

Com
3
Houve mudança recente do logotipo da 3Com,
mas este era o logotipo utilizado na época.
41
Surge o Ethernet ...

• Synoptics lança o LATTISNET em 17/8/87
• Primeira Ethernet sobre par trançado
• IEEE aprova 802.3i/10BaseT
• 28/9/90.\

Nortel Networks
() A Nortel adquiriu a Bay Networks, que foi o
fruto da união entre a Synoptics Wellfleet
42
Dados técnicos

• Sistema baseado em broadcasting (difusão)
• Mensagens chegam sempre a todas as estações
• Tratamento de colisões ou delays pelo protocolo
• Alta eficiência nos ambientes existentes na época
• Poucas aplicações gráficas
• Número limitado de estações
• Taxa de transferência de 10Mbps
• Compartilha meio físico entre todos os pontos de
  cada segmento.

43
Problemas Técnicos

• Ausência de suporte a Multimídia
• Necessidade de alta taxa de transferência
• Necessidade de sincronismo
• Desempenho limitado pela taxa de transferência
• Método de acesso (CSMA/CD)

44
Detecção da Portadora
45
Detecção da Portadora
46
Detecção da Portadora
47
Detecção da Portadora
48
Detecção da Portadora
49
Detecção da Portadora
Colisão !
50
Detecção da Portadora

• Os dados transmitidos por uma estação devem
  ser recebidos por todas as outras, independente
  da situação !

51
Estados de Operação

• Desocupado
• Nenhuma mensagem transmitida (n0)
• Eficiência nula, como em qualquer outro método
• Transmissão OK
• Uma mensagem transmitida (n1)
• Eficiência máxima
• Colisão Contenção
• Mais de uma mensagem transmitida (n????)
• Eficiência nula, por conta do método

52
A
B

• 
  ?

53
A
B

• ?

• Após a chegada do pacote de A na estação B
• Deslocamento ocorre em uma velocidade próxima da
  luz
• A velocidade correta é determinada pelo tipo de
  meio físico
• Colisão interrompe transmissão em B

54
A
B

• ?

• Após a informação de colisão chegar à estação A
• (Deslocamento ocorre na mesma velocidade)
• Colisão interrompe transmissão em A

55
A
B

• Tempo de ida e retorno (round trip time)
• Igual a duas vezes o tempo de deslocamento no
  total da extensão do cabo
• É função apenas do meio físico !
• O CD (Collision Detection) do CSMA/CD permanece
  ativo até o decurso do round trip time
• Janela de colisões (64 bytes)

56
Round Trip Time
Mensagem 1
Mensagem 2
Tempo Fixo
tm1
tm2
Onde B - banda passante e - proporcional
ao no. de colisões L - comprimento do cabo c
- velocidade da luz F - comprimento do
pacote
1
Eficiência
2BeL
1
cF
57
O Ethernet melhora ...

• Metcalfe funda a Grand Junction Networks
• 28/2/92
• Em out/93, ela lança o FastSwitch 10/100 e a
  FastNIC100

() Em 3/11/95, a Grand Junction passou a
fazer parte da CISCO
58
O IEEE 802.3 u

• Padrão fast ethernet (1º foi o 100BaseTx)
• Apoiado pela Fast Ethernet Aliance
• 100 Mbps p/ taxa de transferência nominal
• Cabeamento categoria 5 (distância reduzida)
• Mantém características do ethernet
• Facilidade de conversão 802.3u - 802.3

59
IEEE 802.3 u - Sub-padrões

• 100Base-TX
• 100Base-FX
• 100Base-T4

60
IEEE 802.3 u - Sub-padrões

• 100Base-TX
• É a especificação original
• 2 pares categoria 5
• 100Base-FX
• 100Base-T4

61
IEEE 802.3 u - Sub-padrões

• 100Base-TX
• 100Base-FX - Fibra Ótica
• Fibras multimodo
• Distância máxima de 412 m (half-duplex) ou 2.000
  m (full-duplex)
• 100Base-T4

62
IEEE 802.3 u - Sub-padrões

• 100Base-TX
• 100Base-FX
• 100Base-T4
• 4 pares de cabos categoria 3, 4 ou 5
• Não admite transmissão full-duplex
• Praticamente não existem produtos compatíveis.

63
O Ethernet melhora ...

• Kalpana lança o EtherSwitch EPS-700 em 90
• Primeiro switch Ethernet
• O conceito das bridges pela 1a. vez é aplicado à
  segmentação de tráfego
• KALPANA lança o Ethernet full-duplex em 93
• Acrescentado aos seus concen-tradores 10BaseT

() Hoje a Kalpana faz parte da CISCO
64
Acréscimos à norma ethernet
Novos Campos !
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
CRC
Preenchimento
Preâmbulo

• Oferecem o suporte a redes virtuais (VLANs) e ao
  tratamento de prioridade de tráfego
• Exigem equipamentos compatíveis, ou serão
  tratados como erros de comunicação
• Padrões IEEE802.2Q e 802.2P

65
IEEE802.5 - Token Ring
66
O IEEE 802.5

• Identifica as redes token-ring
• Criado pela IBM (royalties)
• Topologia em anel com gerência centralizada
• 4 ou 16 Mbps
• Cabeamento categoria 4 - topologia estrela !

67
Rede Token-Ring
68
1o. Passo token circula pelo anel
Rede Token-Ring
69
2o. Passo token é retirado pela estação que
deseja transmitir
Rede Token-Ring
70
M
3o. Passo token é substituído por mensa- gem a
ser transmitida
Rede Token-Ring
71
M
4o. Passo Mensagem circula pelo anel até a
estação destino
Rede Token-Ring
72
M
5o. Passo As estações intermediárias avaliam a
mensagem e de- volvem-na ao anel
Rede Token-Ring
73
6o. Passo A estação destino lê mensa- gem e
devolve-a ao anel
M
Rede Token-Ring
74
M
7o. Passo A mensagem, após circulação por todo
o anel, é retirada pela estação que a colocou
Rede Token-Ring
75
8o. Passo O token é recolocado no anel para as
próximas estações
Rede Token-Ring
76
IEEE 802.5 - Detalhes

• Tratamento de prioridades
• Informação carregada no token determina nível de
  prioridade das mensagens que serão atendidas
• Mensagens com prioridade inferior à registrada no
  token não saem da estação

77
IEEE 802.5 - Detalhes

• Latência do Anel
• Mais estações implicam em menos performance ?
• Controle de prioridades é relativo
• Apenas uma mensagem circula no anel em
  determinado instante

78
FDDI
79
O FDDI

• Padronizado pela ANSI
• Tecnologia estabilizada
• Topologia em anel duplo
• Limites
• Até 500 terminais
• Até 100 Km de extensão

• Recursos de Segurança
• Integrados ao padrão
• Extremamente fortes
• Alto custo de implantação
• Padrão CDDI é mais recente

80
Método de acesso
Existe um anel duplo, onde todos os nós se
conectam
81
Método de acesso
FDDI Early Token Release
82
Método de acesso
1o. Passo token circula pelo anel
FDDI
83
Método de acesso
2o. Passo token é retirado pela estação que
deseja transmitir
FDDI
84
Método de acesso
M
3o. Passo token é substituído por men- sagem a
ser transmitida
FDDI
85
Método de acesso
4o. Passo Após análise da mensagem pela próxima
estação, o token é recolocado no anel
M
FDDI
86
Método de acesso
M
M
Próximos Passos Tudo continua da mesma
forma que no token-ring, mas podemos ter várias
mensagens simultâneas circulando no anel
M
M
M
M
FDDI
87
Método de acesso
Como cada estação fala o que quiser a cada novo
token, o desempenho é máximo, chegando próximo a
100 Mbps por estação
FDDI
88
Tolerância a Falhas
Sobre condições normais, os dados fluem no
sentido do anel principal
89
Tolerância a Falhas
Em caso de pro- blemas em um dos trechos do anel
principal ...
90
Tolerância a Falhas
... os nós que delimi- tam o trecho defei- tuoso
fazem a troca para o anel secundário
91
Tolerância a Falhas
Mesmo em caso de problemas ainda mais sérios,
envol- vendo ambos os anéis ...
92
Tolerância a Falhas
... os nós que de-limitam o trecho defeituoso
permitem o retorno pelo anel secundário, em
sentido inverso !
93
Tolerância a Falhas
Em caso de falhas em um nó ...
94
Tolerância a Falhas
... ocorre o parti- cionamento do nó, que na
verdade é um bypass sobre o mesmo, garan- tindo
um anel íntegro
95
Tolerância a Falhas
Um nível adicional de segurança pode ainda ser
dado através do optical by-pass, que
recupera falhas a nível de conector
96
Tolerância a Falhas
Quando equipada com este tipo especial
de conector, o nó é ca- paz de realizar by-pass a
nível físico, na falta de energia, com um
software de gerenciamento ou por ação física.
97
ATM
98
Sist. de Comunicação Típicos

• Voz
• Rede telefônica
• Transmissão de Dados
• Redes de pacotes
• Vídeo
• TV a cabo e broadcast
• Para unificar os ambientes ?

99
Serviços de Banda Larga

• Serviços que exigem altas taxas de transferência
• Normalmente exigem também características
  especiais
• Geralmente envolvem grande quantidade de
  informação
• Alta taxa de transferência
• Transferência contínua de informação, como no
  caso do áudio, por exemplo
• Sincronismo.

100
Serviço Conversacional

• Transferência fim-a-fim em tempo real
• Vídeo-conferência

101
Serviço de Recuperação

• Recuperação remota de informações
• Vídeo-Texto, video-on-demand

102
Serviço de Mensagem

• Armazenamento temporário de mensagens
• Store-and-forward
• Não são em tempo real
• Correio de vídeo Correio multimídia

103
Serviço de Distribuição

• Sem controle
• Broadcasting cotação de bolsas, TV etc
• Com controle
• Acesso a documentos selecionados locação de
  vídeos

104
Um exemplo TV

• Televisão comum
• Normal 120 Mbps
• Comprimido 3 a 6 Mbps
• Televisão - estúdio
• Normal 216 Mbps
• Comprimido 10 a 30 Mbps
• Televisão de alta resolução
• Normal 1500 Mbps
• Comprimido 20 a 30 Mbps

105
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• VBR

106
Classes de Tráfego

• CBR
• Constant Bit Rate
• Contínuo e constante
• Taxa média Taxa de pico
• Rajadas (bursty)
• VBR

107
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• Períodos de pico intercalados com silêncio
  (nenhum tráfego)
• Taxa média não tem significado
• VBR

108
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• VBR
• Variable Bit Rate
• Contínuo, porém variável

109
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo

110
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Bursty
• Baixa tolerância a erros
• Sincronismo não é crítico
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo

111
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Bursty
• Sincronismo não é crítico
• Erros em imagens matriciais
• Erros em imagens vetoriais
• Áudio
• Vídeo

112
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• CBR
• Sensível ao sincronismo
• Sensibilidade média a erros
• Vídeo

113
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo
• CBR
• Sincronismo crítico
• Baixa sensibilidade a erros

114
Aplicações Especiais

• Técnicas críticas para o tratamento de erros
• Compressão (eliminam-se dados desnecessários)
• Compactação (não se eliminam dados)
• Interpretação automática dos dados (medicina)
• Prioridade de perda
• Aplicação estabelece o que pode ser desprezado em
  situações críticas

115
Redes de hoje Banda larga

• Ausência de Sincronismo
• Dificuldades para tráfegos contínuos
• Desempenho cai com o aumento de tráfego

Ethernet
116
Redes hoje Banda Larga

• Tratamento de prioridades existe, mas não é
  perfeito
• Não há garantia de sincronismo
• Dificuldades para tráfego em rajada

Token Ring
117
Redes hoje Banda Larga

• Taxa de transferência elevada
• Não há garantia de sincronismo, exceto no FDDI II
  (???)

FDDI
118
Histórico do ATM

• Integração de serviços surge quando as redes de
  telefonia evoluiram para a comunicação de dados
• Comutação de circuitos é substituída pela
  comutação de pacotes
• RDSI introduz o conceito da comunicação digital
  de ponta a ponta
• Frame-relay reduz o tempo de chaveamento, através
  da simplificação do processo
• Tecnologia cell-relay promete mais velocidade e
  integração facilitada

119
Histórico do ATM

• ATM Forum
• Criação em 1991
• Adaptive Corporation
• Cisco System, Inc.
• Sprint Corporation
• Northern Telecom Ltd.
• 1992 - 1ª Versão UNI
• 1994 - Classical IP and ARP over ATM (IETF)

120
Comutação Rápida

• A idéia
• Simplificar o trabalho da camada de enlace,
  passando suas funções para as camadas superiores
• Eliminar a camada 3 para o fluxo nominal.

Enlace
Rede
Rede
Física
121
Comutação Rápida

• Implementando
• Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
  ??controles passam a funcionar fim a fim
  (transporte)
• Informações de sinalização seguem por circuitos
  virtuais separados
• O roteamento é feito no momento da conexão
  (criação do circuito virtual).

Enlace
Rede
Rede
Física
122
Comutação Rápida

• Implementando
• Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
  ??controles passam a funcionar fim a fim
  (transporte)
• Informações de sinalização seguem por circuitos
  virtuais separados
• O roteamento é feito no momento da conexão
  (criação do circuito virtual).

Enlace
Rede
Rede
Física
123
A existência do link virtual vai garantir que,
após o estabelecimento da conexão, todas as
informações posteriores sejam encaminhadas sem
roteamento.
124
Comutação Rápida

• As técnicas
• Unidades de informação com tamanho variável
• Frame Relay
• Unidades de informação com tamanho fixo
• Cell Relay

Enlace
Rede
Rede
Física
125
ATM - A solução ?

• Assynchronous Transfer Mode
• Baseada em pequenas células de 53 bytes
• Suporta diferentes tipos de tráfego, com alta
  taxa de transferência

126
Modelo de Referência

• Define quatro planos
• Gerência Planos
• Gerência Camadas
• Controle
• Usuário

127
Modelo de Referência

• Gerência dos Planos
• Não está dividido em camadas
• Faz o gerenciamento de todos os planos, inclusive
  o próprio

128
Modelo de Referência

• Gerência das Camadas
• Trata do fluxo de informações de operação e
  manutenção de cada camada
• Gerenciamento de recursos e parâmetros de
  protocolos

129
Modelo de Referência

• Plano de Controle
• Sinalização de conexões
• Funções de controle

130
Modelo de Referência

• Plano do Usuário
• Dividido em camadas
• Transferência da informação propriamente dita
  entre os usuários

131
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Camada Física

132
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Primeira camada fim-a-fim no ATM
• AAL (ATM Adaptation Layer)
• Dividida nas subcamadas CS e SAR
• CS (Convergência)
• SAR (Quebra e Remontagem)
• Camada ATM
• Camada Física

133
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Comum aos planos de controle e usuário
• Presente em todos os equipamentos da rede
• Não possui subcamadas
• Camada Física

134
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Camada Física
• Comum aos planos de controle e usuário
• Presente em todos os equipamentos da rede
• Dividida nas subcamadas TC e PM
• TC (Convergência de Transmissão) e PM (Mídia
  Física)

135
A Camada Física

• Como ocorre a Transmissão
• A subcamada TC
• A subcamada PM

136
Como ocorre a Transmissão
TC recebe um fluxo de células
São inseridos os delimitadores
É gerado o HEC do cabeçalho
Os bits são en- tregues a PM
O fluxo é trans- formado em bits
Os bits são transmitidos
137
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento

138
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Preenchimento automático para tráfego bursty
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento

139
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Polinômio gerador X8 X2 X 1
• Erros no HEC causam descarte da célula
• Só a garantia de correção para erros em um bit
• Em fibra ótica, normalmente pode-se corrigir
• Delineamento das células
• Embaralhamento

140
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Abandonadas as técnicas de padrão de bits e
  codificação inválida
• O HEC é usado para sincronismo
• Embaralhamento

141
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento
• Realizado na parte de dados da célula. Mantém-se
  o cabeçalho intacto
• Evita seqüências indesejáveis (0s, 1s e HEC)

142
A subcamada PM

• Definida pelo ITU-T apenas para a NNI e interface
  TB da UNI
• Estudos do ITU-T procuram adequar a SB às redes
  locais já existentes
• Células
• SDH
• FDDI
• etc

143
A Camada ATM

• As funções da Camada
• Formato da Célula

144
As funções da Camada

• Adição e remoção do cabeçalho
• Chaveamento e encaminhamento
• Campos VPI e VCI do cabeçalho
• Meio Físico contém VPI que contém VCI
• GFC
• Controle Genérico do Fluxo
• Presente no cabeçalho apenas na UNI

145
Formato da Célula
Bytes
1
GFC
VPI
2
VPI
VCI

• ? Cabeçalho
• ? Dados

3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
146
Formato da Célula
Bytes

• GFC - Generic Flow Control
• Apenas na UNI
• VPI - Virtual Path Identifier
• VCI - Virtual Channel Identifier
• PT - Payload Type
• CLP - Cell Loss Priority
• HEC - Header Error Control

1
GFC
VPI
2
VPI
VCI
3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
147
Formato da Célula
Bytes
1
GFC
VPI
2
VPI
VCI

• Representam 90 da célula
• Header 10 (Overhead ?)
• Diversos formatos
• Vídeo
• Voz
• Dados
• O tamanho é fixo !

3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
148
A Camada de Adaptação

• Classes de Serviços
• Os tipos de AAL

149
Classes de Serviço

• A AAL utiliza os serviços das camadas inferiores
  para oferecer serviços com características
  específicas (classes)
• Atributos permitem modificações no tipo de
  serviço
• VBR ou CBR
• Presença do Sincronismo
• Cada serviço específico é oferecido por um tipo
  de AAL

150
Meios Físicos para Redes Ethernet
151
Meios Físicos para Redes Ethernet

• Cabos de Par Trançado
• Cabos Coaxiais
• Cabos de Fibra Ótica

152
Meios Físicos para Redes Ethernet

• Cabos de Par Trançado
• Composto de par(es) de fios trançados
• Relativamente sensível a ruídos (a depender do
  cabo)
• UTP (s/blindagem) e STP (c/blindagem)
• Cabos Coaxiais
• Cabos de Fibra Ótica

153
Construção de um par trançado

• Além do tipo de material e técnicas de
  fabricação, diversos fatores influenciam na
  qualidade e desempenho do meio físico
• Passo
• Comprimento
• Espessura dos condutores
• Passos diferentes implicam em comprimentos
  diferentes !

?
Espessura do condutor (bitola)
Número de voltas / metro (passo)
Comprimento do trecho
154
Passos diferentes
4

• Utilizando-se passos diferentes, podemos reduzir
  o cross-talk
• Diferenças de comprimento devem ser compensadas ?
  necessidade de padronização
• Na versão impressa, a cor branca foi representada
  por preto !

3
2
1
155
Sensibilidade a ruídos

• Problemas de instalação
• Obediência rigorosa às normas
• Proximidade com fontes de interferência
• Documentação do cabeamento

• Blindagem
• Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair) é o mais
  comum
• Cabo STP exige conectorização específica
• Transmissão balanceada reduz significativamente
  os ruídos.

156
Conectorização

• O cabeamento UTP envolve diversos componentes
  passivos
• Tomadas Fêmea
• Path Panels
• Blocos de Fiação
• Patch e Line Cords

157
ACR - Attenuation to Crosstalk Ratio
dB
Gráfico para cabos melhores
NEXT
Atenuação
Freqüência
f
158
Portas UTP

• Ethernet - 10BaseT
• Fast Eth. - 100BaseTx
• 10BaseT4 desapareceu
• Gigabit Eth. - 1000BaseT
• Todas os padrões são baseados no conector RJ45
• As portas STP praticamente não são utilizadas
• Aterramento, incompatibilidade com cabeamento
  estruturado etc

159
Meios Físicos para Redes Ethernet

• Cabos de Par Trançado
• Cabos Coaxiais
• Primeiro meio físico, hoje em desuso
• Começou com o yellow cable, acabou com o
  cheapernet
• Abandonado no cabeamento estruturado
• Cabos de Fibra Ótica

160
Construção Coaxial

• Além do tipo de material, diversos fatores
  influenciam na qualidade do meio físico
• Espessura
• Comprimento
• Número de malhas
• As malhas garantem sensibilidade baixa a ruídos

Isolante
Malha(s)
Dielétrico
Condutor
161
Configuração Coaxial

• Componentes devem ter construção coaxial
• Deve-se ter cuidado com o aterramento
• Impedância deve ser mantida
• Derivações
• Falhas de terminação

Cabo
Conector T
Terminador
162
Instalação Coaxial Típica
Cabo Externo (interligação)
Cabo Interno
Caixa de Conectorização
163
Portas Coaxiais

• Ethernet Cheapernet - 10Base2
• Cabos RG-58, 50 ohms
• Comprimento máximo 185 m (300 m sem repetidores)
• Conectorização BNC, por crimpagem (circular ou
  hexagonal)
• Cabo é ligado diretamente aos equipamentos
• Ethernet Yellow Cable - 10Base5
• Cabos RG-8, 50 ohms
• Comprimento máximo 500 m
• Conectorização N nos extremos, com terminadores
• Uso de transceptores VAMP em intervalos regulares
• Cabos AUI entre transceptores e equipamentos

164
Meios Físicos para Redes Ethernet

• Cabos de Par Trançado
• Cabos Coaxiais
• Cabos de Fibra Ótica
• Imunidade total a ruídos elétricos
• Instalação relativamente complexa
• Raios de Curvatura
• Conectorização / Emenda

165
Entendendo a Fibra Ótica
Casca Externa
Fibra ótica típica
Núcleo
Sinal refratado
?
Região de mudança de densidade
Sinal incidente
?
Ângulo de Incidência
Sinal refletido
166
Montando um cabo de fibra Ótica
167
Atenuação (dB/km)
Atenuação em um cabo de fibra ótica
Banda de 1300 nm
1,8
Banda de 850 nm
1,6
Banda de 1550 nm
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
Comprimento de Onda (?m)
168
Portas Óticas

• Ethernet 10BaseFL
• Cabos multimodo 62,5/125 microns
• Comprimento máximo 2 km
• Conectorização ST (baioneta)
• Fast Ethernet 100BaseFx
• Cabos multimodo 62,5/125 microns
• Comprimento máximo 2 km (entre switches)
• Conectorização MT-RJ (similar UTP) ou SC
  (pressão)
• Gigabit Ethernet 1000BaseSx
• Cabos multimodo 62,5/125 micros
• Comprimento máximo de 275 m
• Conectorização SC (pressão)
• Gigabit Ethernet 1000BaseLx
• Cabos monomodo 8/125 microns
• Comprimento máximo 3 km
• Conectorização SC (pressão)

169
Conceitos de Cabeamento Estruturado

• Normas envolvidas
• Características Básicas
• Sub-sistemas - Introdução
• Modelo de Projeto
• Conceito de Categoria
• Subsistemas - Detalhamento
• Elementos de um Sistema de Cabeamento Estruturado
• (exemplo de projeto típico)

170
Aderência aos Padrões e Normas Internacionais

• ANSI/TIA/EIA-568A - Cabeamento Estruturado.
• ANSI/EIA/TIA-569A - Caminhos e Espaços para CE.
• ANSI/TIA/EIA-606 - Administração e Identificação
  do CE.
• ANSI/TIA/EIA-607 - Aterramento do CE.
• ISO/IEC 11801 - Cabeamento Estruturado.
• Cobei/ABNT - Projeto 03.046.05.010 (? 568A).
• Cobei/ABNT - Projeto 03.046.05.014 (? 569A).
• ANSI X3T9.5/ISO/IEC 9314 FDDI.
• IEEE 802.5/ISO 8802.5 Token Ring.
• IEEE 802.3 1BASE5.
• IEEE 802.3 10BASET/FL.
• ISO/IEC 8802.3 CSMA/CD.

171
Os subsistemas
172
Exemplo de um Sistema de Cabeamento Estruturado
173
Área de Trabalho

• Os equipamentos não são objeto das normas de
  cabeamento
• Sua influência principal está no dimensionamento
  do número de pontos
• Modelo de Projeto
• Básico 2 tomadas por AT
• Avançado 4 tomadas
• Integrado 4 tomadas FO

174
Área de Trabalho
No mínimo 1 WA a cada 10 m2 de acordo com a Norma
568-A
175
No mínimo 2 Tomadas por WA de acordo com a Norma
568-A
176
Cabeamento Horizontal

• Comprimento máximo de 90m por segmento
• Cabos de quatro pares - um por tomada
• Em sistemas baseados em zone wiring, pode-se
  utilizar também cabos de 25 pares até os pontos
  de distribuição.

177
TIA/EIA TSB-75 - Cabeamento por Zona
Método Tradicional x Zone Wiring
Ponto Intermediário
Múltiplos Cabos de 4 pares
MUTOA OU CP
Cabo de 25 Pares
Patch Panel
Patch Panel
Armário de Telecomunicações
Armário de Telecomunicações
178
Armários de Telecomunicações

• Os cabos horizontais devem originar-se do TC
  localizado no mesmo piso da área atendida (cabo
  horizontal anda na horizontal)
• O espaço deve ser destinado exclusivamente para
  telecomunicações. Equipamentos não relacionados
  não devem ser instalados neste espaço nem
  tampouco passar através do mesmo.

179
Armários de Telecomunicações

• Deve existir no mínimo um TC por piso. Pode
  existir mais de um para grandes áreas
• Para grande números de pontos, recomenda-se a
  instalação de pranchas de madeira em duas
  paredes
• A sala deve dispor de espaço suficiente para
  manutenção, além de energia elétrica e, em alguns
  casos, ar-condicionado.

180
Cabeamento Vertical

• Garante a interligação entre os TCs de cada
  piso
• Normalmente montado com cabos de 25 pares e de
  fibras óticas
• Para maior simplicidade, a interligação entre os
  TCs deve ser feita em um único shaft, se isto
  for possível.

Sleeve
Backbone Riser Cable
Cabeamento Vertical
181
Sala de Equipamentos

• A sala deve concentrar todos os equipamentos
  ativos, tanto os de informática, quanto os de
  telecomunicações
• Deve ter área calculada com base na quantidade de
  WAs do prédio.

182
Entrada

• Ponto de demarcação entre o SP e o Cliente
  (TIA606)
• É onde são realizadas as emendas entre os cabos
  externos e os internos. Isto porque os cabos
  externos normalmente não têm proteção contra
  propagação de fogo, além de serem mais caros
• A sala não pode estar afastada mais do que 15
  metros do ponto de entrada do cabo no prédio
• Na mesma sala deve estar o hardware de proteção
  contra surtos elétricos e sobre-tensões. Isto
  vale inclusive para os cabos de fibra ótica com
  partes condutoras, como malhas e tracionadores de
  aço.

183
Subsistema de Entrada - EF
184
Pontos de Administração
Bloco 110
Patch Panel

• Duas opções são utilizadas para concentração e
  gerenciamento dos cabos internos e externos
  (bloco de fiação 110 e patch panels)
• São utilizadas tanto nos TCs quanto no ER
• A norma 606 (identificação), simplifica e acelera
  as manutenções.

185
Pontos de Administração
Identificação Bloco
Identificação Patches

• Duas opções são utilizadas para concentração e
  gerenciamento dos cabos internos e externos
  (bloco de fiação 110 e patch panels)
• São utilizadas tanto nos TCs quanto no ER
• A norma 606 (identificação), simplifica e acelera
  as manutenções.

186
Detalhando (um pouco) algumas normas

• EIA/TIA 568A - Norma básica
• EIA/TIA 569 - Caminhos e espaços
• EIA/TIA 606 - Identificação
• EIA/TIA 607 - Aterramento
• NBR 14565

187
A norma EIA/TIA 568

• Cabeamento Vertical em UTP ou fibra
• 90 metros para UTP
• 2 Km para fibra multimodo 62,5/125 ?
• 3 Km para fibra monomodo 8,5/125 ?
• Cabeamento com Topologia em estrela
• Até 2 níveis hierárquicos com armários fiação
• Exceção para cabeamento por zona

188
A norma EIA/TIA 568

• Cabeamento Horizontal em UTP
• Categoria 5, comprimento de até 90 m
• 10 metros adicionais para cabos de conexão
• Interligação entre armários UTP c/ até 20 m.

189
A norma EIA/TIA 568

• Cabos de interligação (patch cords)
• Cabos UTP com alma flexível
• Nos armários, até 6 m de comprimento
• Nos terminais, até 3 m de comprimento
• Fabricação
• Não recomenda-se no campo
• Método de conectorização IDC (Insulation
  Displacement Contact).

190
A norma EIA/TIA 568

• O conceito de categoria
• Envolve freqüência de sinalização dentro de
  parâmetros específicos
• É sistêmica, e não para componentes.
• Certificação de acordo com categoria X
• Todos os componentes devem ser de categoria X
• Permite-se componentes com categoria superior.

191
As categorias mais comuns

• Categoria 5
• 100 MHz
• É a mais comum hoje em dia
• Suporte a ethernet, token-ring, fast-ethernet
  (parcial).
• Categoria 5E
• 155 MHz
• É a mais implantada
• Suporta todas as aplicações da Cat.5, mais
  fast-ethernet, alguns padrões de Gigabit
  ethernet, ATM até 155 MHz, alguns padrões de ATM
  622 MHz
• Categoria 6
• 200 MHz
• É a mais cara
• Suporta tudo

192
EIA/TIA 569

• Encaminhamento
• Ocupação dos dutos
• Número de Curvas
• Opções de encaminhamento
• Espaços
• Sala de Equipamentos
• TC

193
EIA/TIA 606

• Obediência ao código de cores
• Nos armários
• Nos conectores
• Em alguns projetos, nos próprios cabos
• Identificação
• Em ambos os extremos dos cabos, nas tomadas, nos
  pontos de concentração e nos patch cords.

194
EIA/TIA 606 - Códigos de Cores

• Par Trançado
• TIP
• 1 Azul
• 2 Laranja
• 3 Verde
• 4 Marron
• 5 Cinza
• RING
• 1 Branco
• 2 Vermelho
• 3 Preto
• 4 Amarelo
• 5 Violeta

• Cabo de Fibra Ótica
• 1 Branco
• 2 Vermelho
• 3 Preto
• 4 Amarelo
• 5 Violeta
• 6 Rosa
• 7 Água

195
Ferramentas Especiais

• Corte
• Eliminação do isolante/dielétrico
• Obrigatoriedade de atendimento à norma (Ex.IDC)
• Ferramentas de conectorização
• Alicates de crimpagem
• Kits de conectorização ótica / emenda

196
Equipamentos para certificação

• A importância relativa dos equipamentos
• Cable Scanners
• Comprimento
• Cross-talk
• NEXT
• Atenuação
• Delay skew etc
• Outros equipamentos
• TDR, multiteste etc

197
(No Transcript)
198
Entendendo o Relatório

• Wire Map
• Identifica a integridade e correção das
  interligações dos fios do cabo aos pinos
  correspondentes na terminação (tomada, bloco ou
  patch pannel)
• Indica inversão de pares, faltas de contato etc
• Denotam falhas de montagem sérias, que deveriam
  ter sido detectadas durante a montagem.
• Impedância Característica
• Normalmente associada à qualidade do meio físico
• Comprimento, atraso e variação do atraso
• Falhas indicam problema de projeto ou
  acompanhamento encaminhamentos
• Variação no atraso normalmente indicam problemas
  com o meio físico.

199
Entendendo o Relatório

• Atenuação
• Avalia tanto a qualidade do meio físico, como da
  montagem
• Atentar para problemas ocorridos antes da
  freqüência limite do cabo
• NEXT
• Normalmente indica falhas de montagem na
  terminação
• Cabos excessivamente expostos na montagem
• Curvas excessivas
• Re-encaminhamento de cabos antigos ou já
  instalados
• Armazenamento de baixa qualidade
• Atentar para o modelo do teste
• Testes de categoria 5 em diante devem ser Power
  Sum !

200
Elementos de um Sistema de Cabeamento Estruturado

• (como calcular um projeto típico)

201
Cabeamento Horizontal - elementos

• Técnicas para cálculo de quantitativos
• Estimativa de distância por área
• Efeito bobina finita
• Encaminhamento
• Folgas
• Tipos de cabo horizontal
• UTP 4 pares e 25 pares
• Fibra ótica interna
• Tomadas fêmea - tipos e características
• T568A e T568B
• Espelhos e caixas

202
TC e Sala de Equipamentos - elementos

• Componentes concentradores
• Patch Pannel
• Cálculo baseado no número de tomadas
• Bloco de Fiação Connecting Blocks
• Cálculos baseados no número de pares
• Organizadores de Cabos
• Cálculo baseado nos equipamentos ativos e no tipo
  de rack
• Racks
• Fechados
• Abertos
• Prancha vertical
• Patch cords - tipos e cálculo

203
Equipamentos de Comunicação para redes Ethernet
204
Placas de Rede

• Placa de rede propria-mente dita
• Interface com o barramento do micro
• Processamento de camada de enlace
• Precisa de configuração

• Transceptor
• Interface com o meio físico
• Ligado à placa através de conector AUI

205
Os repetidores

• Regra 5-4-3
• Cinco segmentos
• Quatro repetidores
• Três segmentos vivos
• Atua na camada física (converte padrões físicos)
• Diâmetro máx. 500 m (elétrico) e 2000 m (ótico)

206
Interligando segmentos de rede Ethernet

• Repetidores
• Bridges
• Roteadores

?
207

• Repetidores
• Tráfegos se misturam
• Tudo funciona como um grande segmento
• Bridges
• Roteadores

?
208

• Repetidores
• Bridges
• Isola tráfego local
• Direciona tráfego externo, através da análise do
  endereço de destino
• Roteadores

?
209

• Repetidores
• Bridges
• Roteadores
• Analisa cabeçalho do protocolo, oferecendo maior
  flexibilidade

?
210
Bridges e Roteadores

• Primeira solução para interligação entre
  segmentos Ethernet
• A visão era interligar segmentos e não reduzir
  número de pontos por segmento
• Conceito de store-and-forward

211
Store and forward ?

• ????????

Bridge/Roteador
212
Store and forward ?
Em redes Ethernet, esta é a estrutura de um quadro
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
Preenchimento
CRC
Preâmbulo

• ????????

Bridge/Roteador
213
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
Preenchimento
CRC
Preâmbulo
Determina o endereço do destinatário ()
() Disponível após a recepção do 14º byte
214
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
Preenchimento
CRC
Preâmbulo
Verifica a integridade do pacote ()
() Disponível apenas após a recepção do byte nº
1518 !
215
Switches - Conceitos Básicos

• Unificam diversas bridges com n portas
• Permitem a redução da latência típica das bridges

216
Switches - Conceitos Básicos

• Unificam diversas bridges com n portas
• Permitem a redução da latência típica das bridges

Segmentos comunicam-se dois a dois, sem
concorrência pelo canal de comunicação.
217
Switches - Conceitos Básicos

• Unificam diversas bridges com n portas
• Permitem a redução da latência típica das bridges

A eliminação da latência se dá pela modificação
do método de chaveamento.
218
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
Preenchimento
CRC
Preâmbulo

• Store-and-forward
• On-the-fly ou cut-through
• Modified cut-through ou fragment-free

219
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem
Dados
Preenchimento
CRC
Preâmbulo

• Store-and-forward
• Primeiro recebe todo o quadro (bridge ?)
• Após análise e filtragem, encaminha para o
  destino
• On-the-fly ou cut-through
• Modified cut-through ou fragment-free

220
7
1
6
6
2
0-1500
0-46
4
Endereço de Destino
Endereço de Origem