Redes e Sistemas Distribu

1
Redes e Sistemas Distribuídos Prof. Airton
Kuada airton_at_fesppr.br
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Bibliografia Básica
Redes de Computadores Andrew S. Tanenbaum 4ª
edição Editora Campus Redes de Computadores
Das Lans, Mans e Wans às redes ATM Luiz Fernando
Gomes Soares 2ª edição Editora Campus
Ltda Internetworking With TCP/IP, Volume
I Douglas E. Commer 4ª Edição Prentice
Hall Internetworking With TCP/IP, Volume
3 Douglas E. Commer, David L. Stevens 4ª
Edição Prentice Hall
3
Bibliografia de Apoio
O material pode ser encontrado no
site www.fesppr.br/airton/ppt/redes.zip www.fespp
r.br/airton/ppt/tcpip.ppt www.fesppr.br/airton/a
postilas/netbook.zip www.fesppr.br/airton/apostil
as/tcp.zip
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Objetivos e Resultados
Objetivo da Disciplina. Despertar no aluno o
interesse pelo funcionamento da estrutura interna
de uma rede de computadores, ultrapassando os
limites de um usuário avançado e compreendendo os
processos de comunicação que ocorrem nos diversos
níveis. Resultado da Disciplina. Ao final do
programa o aluno estará apto à projetar uma rede
de computadores e desenvolver aplicações para
trabalhar sobre esta rede.
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Ementa da Disciplina
Pode ser encontrado no site www.fesppr.br/airton
/ementa
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Conteúdo Programático
UNIDADE 1 PROBLEMÁTICA DA COMUNICAÇÃO 1.1 Introd
ução 1.2Conceitos de comunicação
1.3Problemas envolvidos para a realização da
comunicação 1.4Solução de problemas de
comunicação 1.5Protocolos de
comunicação 1.6Modelo OSI UNIDADE 2
TOPOLOGIAS DE REDE 2.1 Linhas de
comunicação 2.2 Redes geograficamente
Distribuídas 2.3 Redes Locais e
Metropolitanas 2.3.1 Topologia em
Estrela 2.3.2 Topologia em Anel
2.3.3 Topologia em Barramento
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Conteúdo Programático
UNIDADE 3 MEIOS FÍSICOS DE TRANSMISSÃO 3.1
Meios de transmissão 3.1.1 Par Trançado
3.1.2 Coaxial 3.1.3 Fibra Ótica
3.1.4 Radio Difusão Redes sem fio 3.2 Ligação ao
meio 3.2.1 Ligação Ponto a Ponto
3.2.2 Ligação Multiponto 3.2.3 Ligação em
redes de fibra ótica 3.3 Instalação Física e
Cabeamento Estruturado
8
Conteúdo Programático
UNIDADE 4 PROTOCOLOS DE ACESSO AO MEIO FÍSICO
4.1 Protocolo Ethernet 4.1.1 Introdução
4.1.2 Codificação do sinal ethernet
4.1.3 Pacotes ethernet 4.1.4 Domínio de
Colisão 4.1.5 Interframe Gap 4.1.6
Endereço ethernet 4.1.7 Método de Acesso
4.1.8 Detecção e tratamento de Colisão 4.2
Protocolo Token-Ring 4.2.1 Introdução
4.2.2 Funcionamento Básico 4.2.3 Geração
da Ficha 4.2.4 Restituição da Ficha
4.2.5 Pacote Tokne Ring 4.2.6 Componentes
do anel token ring 4.2.7
Gerenciamento do Anel
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Conteúdo Programático
UNIDADE 5 EQUIPAMENTOS DE REDE LOCAL 5.1
Hubs 5.2 Bridges 5.2.1 Funcionamento
Básico 5.2.2 Tipos de Bridge 5.2.3
Algoritmos de Bridging 5.2.3.1
Transparent Bridging 5.2.3.2
Source-route Bridging 5.2.3.3
Translational Bridging 5.3 Switches 5.3.1
Introdução 5.3.2 Funcionamento Básico
5.3.3 Tempo de Delay 5.3.4 Vantagens
5.3.5 Técnicas de Switching 5.3.6
Suporte a múltiplos endereços por porta
5.3.7 Arquiteturas de Switching 5.4 Redes
Wireless 5.5 Projeto de Rede Local
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Conteúdo Programático
UNIDADE 6 PROTOCOLO TCP/IP 6.1 Histórico 6.2
Conceitos Básicos 6.3 Endereçamento Internet 6.4
Modelo de Rede TCP/IP 6.5 Protocolo ARP 6.6
Protocolo IP 6.7 Fragmentação 6.8 Interconexão de
Rede 6.9 Roteamento 6.10 Protocolo ICMP 6.11
Protocolo UDP 6.12 Protocolo TCP
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Conteúdo Programático
UNIDADE 7 PROGRAMAÇÃO CLIENT/SERVER 7.1
Introdução 7.2 Modelo de arquitetura
Client/Server 7.3 A Interface Socket 7.4 Exemplo
de Cliente 7.5 Exemplo de Servidor 7.6
Desenvolvimento de de Aplicação
Client/Server UNIDADE 8 SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
8.1 Introdução 8.2 Representação de Dados 8.3
Linguagem de Interface 8.4 RPCGEN 8.5 Stubs 8.6
Desenvolvimento de Aplicação Distribuida
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Métodos de Avaliação
Provas com questões objetivas (60) e subjetivas
(40). Trabalhos em Equipe Provas serão mostradas
a todos somente no dia marcado A prova é
interesse somente do aluno Para elaboração de
trabalhos serão estipulados todos os critérios a
serem avaliados Será descontado 3 pontos por dia
de atraso para os trabalhos entregues fora do
prazo
13
I N Í C I O
14
O QUE É COMUNICAÇÃO ?
Comunicação Processo pela qual idéias e
sentimentos se transmitem de indivíduo para
indivíduo, tornando possível a interação
social. Comunicado Aviso ou informação por meio
de jornal, rádio difusão ou afixação em local
publico. Comunicante Que estabelece a
comunicação. Comunicar Fazer saber participar
ligar, unir propagar. Fonte Dicionário Michaelis
15
O que é necessário para ocorrer um processo de
comunicação ??
16
Requisitos para Comunicação

?Emissor e Receptor. ?Estrutura Física (Cabos,
Conectores, Equipamentos, etc) para conduzir a
informação entre a origem e o destino. ?Mensagem.
17
Requisitos para Comunicação
? QuandoEmissor e Receptor não falam a mesma
língua, é necessário realizar a tradução da
mensagem.
18
Requisitos para Comunicação
? Identificação de origem e destino ?
Endereçamento de origem e destino
0 (xx) 41 - 3028-6555
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Redes de Computadores
Definição. Conjunto de Computadores com
capacidades de processamento que estão
interligados através de uma estrutura física de
comunicação e que trocam informações.
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Uso de Redes de Computadores
? Compartilhamento de Recursos ? Confiabilidade
do Sistema ? Economia financeira Relação Preço
x Desempenho dos pequenos computadores é melhor
do que as dos computadores de grande porte. ?
Servidores de arquivos compartilhados ?
Escalabilidade
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Aplicações para Redes de Computadores
? Para utilizar a infraestrutura física é
necessário que os computadores tenham aplicações
que transmitem e recebem mensagens, onde uma
mensagem é constituído por um grupo de bytes que
tenham algum significado. ? Cliente / Servidor
(CS). Filosofia de desenvolvimento de
aplicações, na qual a aplicação é constituído de
duas partes o Cliente e o Servidor. O cliente
solicita algum serviço e o Servidor atende a
solicitação. Cada parte pode estar sendo
executado em um sistema diferente, isto é, o
cliente pode estar no Windows 95 e o Servidor
pode estar executando o IBM OS390.
22
Cliente / Servidor
Exemplo de Aplicações CS ? ftp ? www ?telnet
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Desenvolvimento de Aplicações CS
? Utiliza funções que estão disponíveis em
bibliotecas que acompanham o TCP/IP ? Funções
mais utilizadas open, send, recv, close ? As
bibliotecas fornecem transparência de acesso a
rede ? O programador não precisa conhecer como a
rede está estruturada para desenvolver a
aplicação
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Serviços Sobre a Rede
? Home Banking ? E-commerce ? B-2-B ?
E-mail ? Newsgroups ? Videoconferência.
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Evolução
Ambiente Centralizado Terminais Burros
Processamento Centralizado Alto Custo do
computador
-----------------------------------------------
Ambiente Distribuído Compartilhamento de
Informações Compartilhamento de
Recursos Processamento Distribuído Redução de
Custo Escalabilidade
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Evolução
Primeiro MicroComputador
Antigo CPD
27
Evolução
28
CONCEITOS BÁSICOS
29
Conceitos Básicos
A topologia de uma rede de comunicação, refere-se
à forma como os enlaces físicos (cabos)
existentes e os nós de uma rede (computadores)
estão organizados, determinando caminhos físicos
existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de
estações conectadas a essa rede. ?Full Meshed ?
Estrela ? Barramento ? Anel ? Árvore ? Misto
30
TOPOLOGIA DE REDE
A interconexão é total garantindo alta
confiabilidade, porém a complexidade da
implementação física e o custo inviabilizam seu
uso comercial.
31
Topologia de Rede
Estrela - a conexão é feita através de um nó
central que exerce controle sobre a comunicação.
Sua confiabilidade é limitada à confiabilidade do
nó central, cujo mal funcionamento prejudica toda
a rede. A expansão da rede é limitada à
capacidade de expansão do nó central, o
cabeamento é complexo e caro pois pode envolver
um grande número de ligações que envolvem grandes
distâncias.
32
Topologia de Rede
Barramento - as estações são conectadas através
de um cabo de cobre (coaxial ou par trançado),
com difusão da informação para todos os nós. É
necessária a adoção de um método de acesso para
as estações em rede compartilharem o meio de
comunicação, evitando colisões. É de fácil
expansão mas de baixa confiabilidade, pois
qualquer problema no barramento impossibilita a
comunicação em toda a rede.
33
Topologia de Rede
Anel - o barramento toma a forma de um anel, com
ligações unidirecionais ponto a ponto. A mensagem
é repetida de estação para estação até retornar à
estação de origem, sendo então retirada do anel.
Como o sinal é recebido por um circuito e
reproduzido por outro há a regeneração do sinal
no meio de comunicação entretanto há também a
inserção de um atraso mínimo de 1 bit por
estação. O tráfego passa por todas as estações do
anel, sendo que somente a estação destino
interpreta a mensagem. É de fácil expansão,
obtida através da ligação de módulos que
implementam anéis independentes e que tornam-se
um grande anel quando conectados. Pode ter sua
confiabilidade incrementada pela adoção de
dispositivos que realizam o bypass da estação no
anel em caso de falha nos circuitos de conexão da
mesma.
34
Topologia de Rede
Árvore - é a expansão da topologia em barra
herdando suas capacidades e limitações. O
barramento ganha ramificações que mantêm as
características de difusão das mensagens e
compartilhamento de meio entre as estações.
35
Topologia de Redes
Topologias mistas - combinam duas ou mais
topologias simples. Alguns exemplos são o de
estrelas conectadas em anel e o árvores
conectadas em barramento. Procuram explorar as
melhores características das topologias
envolvidas, procurando em geral realizar a
conexão em um barramento único de módulos
concentradores aos quais são ligadas as estações
em configurações mais complexas e mais confiáveis.
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Classificação das Redes por Geografia
? LAN - Local Area Network ? WAN- Wide Area
Network
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LAN
? Redes Locais (LANs) ? Redes privadas ? Contidas
normalmente em um prédio, campus,etc.. ?
Aspectos importantes - Tamanho limitado -
Tecnologia de Transmissão - Normalmente com
cabos onde todas máquinas são conectadas -
Normalmente com velocidade de 10 Mbps a 10 Gbps
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Topologia
Principais topologias LAN.
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Wide Área Network - WAN
Redes Geograficamente Distribuídas Ampla
área geográfica Canais de comunicação de baixa
velocidade Sub-Rede de comunicação Linhas de
transmissão e elementos de comutação (faz o
redirecionamento de mensagens) Elementos de
comutação - Roteadores
40
Topologia de Redes WAN
a - Estrela b - Anel c - Hierarquia d - Full
Mesh e - Misto f - Parcial
41
Transmissão da Informação pelo meio físico
Difusão - A Informação é transmitido para todos
os receptores quase que simultaneamente Ponto a
Ponto - A informação é recebido por um elemento e
repassado para o próximo e assim sucessivamente
até a chegar ao seu destino
42
Difusão
43
Ponto a Ponto
44
Classificação da Comunicação segundo a direção da
transmissão
A forma de utilização do meio físico que conecta
as estações da origem a seguinte classificação
sobre a comunicação no enlace. SIMPLEX A
informação vai apenas para um sentido. EX rádio.
45
Classificação da Comunicação
Half-Duplex Transmite em dois sentidos, em
tempos diferentes. EX rádio amador. .
46
Classificação da Comunicação
Full-Duplex Transmite e recebe ao mesmo tempo.
EX telefone
47
Ligação Física
A ligação física entre os nós da rede podem
ser ? Ponto-a-Ponto - Um equipamento está ligado
a outro ? Multiponto - Todos os equipamentos
estão ligados através de um meio físico comum.
48
Transmissão da Informação no Meio Físico
Serial - Os bits que compõem a informação são
enviados sequencialmente Paralela - Os bits que
compõem a informação são enviados simultaneamente
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Transmissão Física do Sinal
? Digital ? Analógica
50
Transmissão Digital de Sinal
51
Estruturação de uma Rede
O problema da comunicação é ? Complexo. ?
Difícil de ser resolvido. ? É necessário
estruturar o problema e dividir em partes. ? É
necessário padronizar a solução para permitir que
fabricantes diferentes possam comunicar-se. ?
Surgiu em 1983 o modelo Open System
InterConection (OSI) que é atualmente o modelo de
referencia no estudo de Redes de Computadores
52
Modelo ISO-OSI
? Desenvolvido em 1983 pela ISO ? Modelo
abstrato de redes ? Não existe rede implementada
exatamente segundo modelo 7 camadas ? Redes não
necessitam implementar todas as camadas ? Cada
camada efetua função bem definida ? Camadas
definidas para minimizar comunicação entre elas ?
Não detalha serviços ? Usado para referência
53
Modelo ISO-OSI
? Estrutura de Camadas hierárquicas ? Camada
presta serviços para camada superior ? Camada usa
serviços da camada inferior ? Camadas de mesmo
nível comunicam-se ? Uma camada apenas toma
conhecimento da camada inferior ? Interação entre
camadas feita por serviços ? Divisão de tarefas ?
Facilita abstração
54
Modelo OSI

Cada camada realiza uma função bem específica O
resultado gerado por uma camada é repassado para
camada imediatamente inferior A estrutura é
semelhante a uma chamada de função.
55
Estrutura Funcional OSI
56
Modelo OSI
? O objetivo de cada camada é oferecer
determinados serviços para as camadas superiores,
ocultando detalhes da implementação ? O
resultado produzido por uma camada é chamado de
pacote ? Um pacote é uma estrutura de dados que
possui dois camposcabeçalho e Dados. ? O campo
Cabeçalho (HEADER) contém a identificação ? O
campo Dados (DATA) contém os dados a serem
entregues ? O pacote gerado por uma camada
superior é repassado para a camada imediatamente
inferior.
57
Processo de Empacotamento
58
Empacotamento
59
Modelo OSI
INTERFACES ?Entre cada camada adjacente, existe
uma interface ?As interfaces definem as operações
e serviços que a camada inferior tem a oferecer
para a camada superior a ela ?As interfaces devem
ser bem definidas, semelhante a definição de um
objeto ?As interfaces podem ser substituídas sem
afetar o funcionamento das demais (substituição
de tecnologia) ?Um conjunto de camadas de
protocolo é chamado de arquitetura de rede
60
Modelo OSI
61
Modelo OSI
62
Modelo ISO-OSI
Camada Física Transmissão de sequências de bits
sobre meio físico Especifica voltagens e
correntes tempos conectores e pinagens meio
físico utilizado aspectos eletrônicos e
mecânicos Domínio da engenharia eletrônica Não
trata de correção de erros na transmissão
63
Modelo ISO-OSI
Camada de Enlace Organiza sequências de bits em
conjuntos de bits chamados frames Reconhece
início e fim de frames Detecta perdas de frames e
requisita retransmissão
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Modelo ISO-OSI
Camada de Rede Encaminha informação da origem
para o destino (roteamento) Controla fluxo de
transmissão entre sub-redes (controle de
congestão) Funções de contabilização Estabelece
esquema único de endereçamento independente da
sub-rede utilizada Permite conexão de sub-redes
heterogêneas
65
Modelo ISO-OSI
Camada de Transporte Divide e reagrupa a
informação binária em pacotes Garante a sequência
dos pacotes Assegura a conexão confiável entre
origem e destino da comunicação Primeira camada
que estabelece comunicação origem-destino
66
Modelo ISO-OSI
Camada de Sessão Gerencia sessões de
comunicação Sessão é uma comunicação que
necessita armazenar estados Estados são
armazenados para permitir reestabelecimento da
comunicação em caso de queda da comunicação Ex
Retomar transferências de arquivos
67
Modelo ISO-OSI
Camada de Apresentação Trata da representação
dos dados em alto nível Adoção de sistema
padronizado de representação de caracteres
Adoção de códigos de representação numérica
padrão Compressão de dados Codificação de dados
68
Modelo ISO-OSI
Camada de Aplicação Aplicações que oferecem os
serviços ao usuário final Unificação de sistemas
de arquivos e diretórios Correio eletrônico Login
remoto Transferência de arquivos Execução remota
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Descrição de Camadas OSI
CAMADA FÍSICA ? Transmitir fisicamente os bits
sobre um canal de comunicação ? Quando sai um
bit 1 de um lado deve chegar o bit 1 do outro
lado e não um bit 0 (garantia) ? Quantos volts
representam o bit 0 e quanto representam o bit
1 ? Tempo de duração de bit (?segundo) ? Pinagem
Mecânica ? Características elétricas
70
Descrição de Camadas OSI
71
Descrição de Camadas OSI
72
Descrição de Camadas OSI
CAMADA DE ENLACE ? Transformar o canal bruto de
comunicação em uma linha que pareça livre de
erros ? Geração de quadros ? Controlar
transmissão e recepção ? Solicitar retransmissão
se necessário ? A camada de enlace pode oferecer
diferentes tipos de serviços para a camada de
rede ? Controlar o acesso ao meio
73
Descrição de Camadas OSI
CAMADA DE REDE ? Rotear os pacotes de informação
até o destino ? Rotas podem ser estáticas ou
dinâmicas ou atualizados temporariamente. ?
Controle de congestionamento ? Interconexão de
redes heterogêneas
74
Descrição de Camadas OSI
CAMADA DE TRANPORTE ? Aceitar dados da camada de
sessão e dividi-los em unidades menores se
necessário e passa-los para a camada de rede ?
Implementa a qualidade de serviço para a camada
de sessão ? O tipo de serviço é determinado
quando a conexão é estabelecida ? Determina o
tamanho máximo de pacote ? Responsável por
ordenar os pacotes ? Controla os fluxos de dados
75
Descrição de Camadas OSI
CAMADA DE SESSÃO ? Permite que usuários de
diferentes tipos de máquinas estabeleçam uma
sessão ? Determinar o sentido da comunicação ?
Retransmissão de dados ? Sincronização entre
diferentes fusos horários
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Descrição de Camadas OSI
CAMADA DE APRESENTAÇÃO ? Conversão de dados -
ASCII/EBCDIC ? Criptografia de dados CAMADA DE
APLICAÇÃO ? Interface entre o usuário e a Rede ?
Interage diretamente com o programa de aplicação
do usuário a fim de proporcionar acesso a rede ?
Todas as camadas existem em função da camada de
aplicação ? Exemplo de aplicação - Correio
eletrônico, Transferência de arquivo
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Controle de acesso ao meio físico
Métodos de acessoÉ o conjunto de regras que
permitem o compartilhamento do meio de
comunicação entre diversas estações. Este
compartilhamento reduz os custos e simplifica a
implantação da rede. São responsabilidades do
método de acesso escolher a estação a
transmitir em determinado momento notificar a
estação que deve realizar a transmissão notifi
car a estação quando o meio estiver disponível
para transmissão colocar o dado binário no
meio de comunicação em forma de sinal digital,
adicionando o header ativar procedimentos de
recuperação em caso de falha.
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Controle de acesso ao meio físico
Existem duas formas básicas de se efetuar o
controle de acesso das estações ao meio de
comunicação Controle centralizado o
processamento do algoritmo de acesso é feito pela
unidade central, que determina a seqüência e o
tempo de acesso das estações ao meio de
comunicação. Controle distribuído o controle
é efetuado por cada estação na rede. Este tipo de
controle implica na existência de recursos e
capacidade de processamento nas estações que
permitam à mesma saber o estado do meio de
comunicação, identificar situações de erro e
acionar procedimentos de recuperação. Todas ou
muitas destas funções são geralmente codificadas
no firmware, código residente das placas de
interface de rede
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Controle de acesso ao meio físico
Existem duas formas de alocar o canal de
comunicação para a transmissão da informação ?
Alocação fixa ? Alocação sob demanda ? Alocação
Randômica
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Alocação Fixa
Alocação fixa uma porção predeterminada do meio
é reservada para uma estação em uma base que pode
variar com o tempo, a freqüência ou numa
combinação dos dois. Divide-se em FDMA
(frequency division multiple access) cada
estação transmite em uma faixa de freqüências
própria, utilizando a mesma como um canal de
transmissão dedicado. TDMA (time division
multiple access) cada estação tem acesso
exclusivo ao meio de transmissão durante um
intervalo de tempo predeterminado. CDMA (code
division multiple access) a transmissão do sinal
pelas estações varia em diferentes faixas de
freqüências em intervalos de tempo pré
determinados. Tais técnicas são chamadas de
spread spectrum e envolvem chaves de codificação
e decodificação que devem ser iguais entre as
estações, para que a estação receptora saiba qual
faixa de freqüências deve monitorar para captar o
sinal transmitido em determinado instante. Pode
ser em sequenciamento direto ou em sequenciamento
com saltos (Hops).
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Alocação por demanda Controlada
Alocação por demanda requer algoritmo de
controle que gerência a permissão do uso da rede
pelas estações. Usa um mecanismo de seleção que
ignora estações sem tráfego para transmissão.
Polling é um método de acesso no qual uma
estação central, controladora, pede mensagens das
estações componentes da rede em uma seqüência
preestabelecida ou associada dinamicamente. A
estação que está sendo questionada transmite as
mensagens que precisar e sinaliza ao final,
liberando o acesso, para que a estação central
possa questionar a próxima estação na cadeia, num
ciclo repetido. Se a estação central cair, toda a
rede para.
82
Alocação por demanda através de Token
Token passing ( passagem de ficha ) aloca
permissão de acesso ao meio de forma cíclica,
onde cada estação transmite baseada na possessão
de um token, que é um padrão de bits que informa
se o meio está livre ou ocupado. Pode ser
adaptativo, onde os tempos de retenção de token
são influenciados pelo tráfego na rede. As duas
principais variações deste método são
83
Passagem de Token
Token ring opera em uma topologia em anel.
Quando uma estação recebe um token vazio e não
tem nada a transmitir, repassa este token para a
próxima estação na rede. Se a mesma possui uma
mensagem a transmitir ela marca o token como
ocupado e o repassa para a próxima estação na
rede, colocando sua mensagem na rede logo após.
As estações que recebem o token ocupado repassam
o mesmo, e a mensagem que o acompanha, para a
estação adjacente, lendo-a se o destino da
mensagem for ela própria. Quando o token retorna
à estação origem, esta o marca como livre e passa
o mesmo adiante, retirando a sua mensagem do anel.
84
Passagem de Token
Token bus similar ao anel, mas o token e a
mensagem são recebidos simultaneamente por todas
estações. A passagem do token é feita de forma
predeterminada, através de um ring lógico, sem
obedecer a uma seqüência por ordenação física.
Uma das estações é eleita dinamicamente a
controladora do fluxo. Não há regeneração do
sinal, sendo possível a existência de estações
que só recebem, sem permissão de transmitir.
85
Alocação Randômica
Alocação randômica não há controle central. A
competição pelo meio de comunicação implica na
existência de contenção. Aloha Barra de
Contenção.
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Alocação Randômica - ALOHA
Aloha Desenvolvido na universidade do Havaí para
uso em enlaces de rádio entre as ilhas. A
transmissão é feita sem monitoração do meio de
comunicação. A verificação de recepção com
sucesso é em função do retorno de uma mensagem de
confirmação (ACK). Se não houver resposta dentro
de um predeterminado tempo limite, é efetuada uma
retransmissão após um tempo randômico. Uma
variação do protocolo é o Slotted Aloha, que
através da sincronização entre as estações,
divide o tempo de utilização do meio em parcelas
com o mesmo tamanho dos pacotes. Barra de
contenção possível em redes com baixo tempo de
propagação. Cada estação 'escuta' o meio antes de
transmitir para saber se o mesmo está desocupado.
A 'escuta' se resume na detecção do sinal
(portadora), sendo por isto o método chamado de
CSMA (Carrier Sense Multiple Access).
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Alocação Randômica - Barramento de Contenção
Barra de contenção possível em redes com baixo
tempo de propagação. Cada estação 'escuta' o meio
antes de transmitir para saber se o mesmo está
desocupado. A 'escuta' se resume na detecção do
sinal (portadora), sendo por isto o método
chamado de CSMA (Carrier Sense Multiple
Access). ? CSMA não persistente ? CSMA
1-persistente ? CSMA p-persistente ? CSMA/CD
(CSMA com detecção de colisão)
88
C S M A
CSMA não persistente estações esperam período de
tempo randômico (backoff) para transmitir, cuja
duração cresce exponencialmente. Após a espera, é
feita a detecção da portadora. Se o meio está
livre, a estação transmite o quadro. Se o meio
está ocupado, é realizada uma nova espera com
tempo maior. CSMA 1-persistente estações
escutam o meio e caso o mesmo esteja ocupado,
permanecem em estado de monitoração. No caso de
sentirem o meio desocupado, transmitem
imediatamente.
89
C S M A
CSMA p-persistente semelhante ao 1-persistente,
com a diferença de que a transmissão não é
efetuada imediatamente após o meio estar
desocupado. Ao perceber o meio livre a estação
espera um tempo randômico calculado com base em
uma probabilidade P. CSMA/CD (CSMA com
detecção de colisão) similar ao CSMA
p-persistente, mas as estações escutam o meio
enquanto transmitem. Caso detectem uma colisão
(transmissão simultânea com outra estação), é
interrompida a transmissão. A detecção de colisão
implica em um aumento de confiabilidade.
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CAMADA FÍSICA

• MEIO DE TRANSMISSÃO
• O objetivo da camada física é transmitir um fluxo
  bruto de bits de uma máquina para outra
• Podemos utilizar vários meios físicos
• Podem ser agrupados da seguinte forma
• meios guiados - fios de cobre e fibra ótica
• meios não guiados - ondas de rádio raios laser
  transmitido pelo ar
• Cada meio físico possui suas características
• largura de banda
• retardo
• custo
• facilidade de instalação e manutenção

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CAMADA FÍSICA

• Par Trançado
• Meio de transmissão mais antigo
• Consiste em dois fios de cobre encapado com 1 mm
  de espessura
• Os fios são enrolados na forma de helicoidal,
  semelhante a uma molécula de DNA, com a
  finalidade de reduzir a interferência elétrica
  entre dois pares de fios
• Aplicação mais comum é no sistema telefônico
• Quando percorrem grandes distâncias necessitam de
  repetidores
• Cabo multivias (multilan) vários pares correm
  paralelamente, envolvidos por uma capa protetora
• Baixo custo com bom desempenho
• Tipos
• Categoria 3 - dois pares de fios
• Categoria 5 - quatro pares de fios (UTP)

92
CAMADA FÍSICA
PAR TRANÇADO
93
CAMADA FÍSICA

• Cabo Coaxial
• Outro meio comumente utilizado
• É mais protegido do que os pares trançados
• Pode percorrer distancias maiores
• Cabo de 50 ohm e 75 ohm
• Consiste de um fio de cobre esticado na parte
  central envolvido por um material isolante
• O isolante é protegido por um condutor
  cilindrico, geralmente uma malha sólida
  entrelaçada.
• O condutor externo é coberto por uma camada
  plástica protetora.
• Nos cabos de 1 Km, pode se chegar a taxa de dados
  de 1 a 2 Gbps
• Estão sendo substituídos por fibra
• Utilizado em larga escala por operadoras de TV a
  cabo e em redes locais

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CAMADA FÍSICA
CABO COAXIAL
95
CAMADA FÍSICA

• Fibra Ótica
• Sistema de transmissão ótico é composto do
  seguintes elementos
• origem da luz
• o meio de transmissão
• o detector
• Convencionalmente
• um pulso de luz indica o bit 1
• a ausência de luz representa o bit 0
• O meio de transmissão pé uma fibra de vidro
  ultrafina
• O detector gera um pulso elétrico quando entra
  em contato com a luz
• Quando instalamos uma fonte de luz em uma
  extremidade de uma fibra ótica e um detector na
  outra, temos um sistema de transmissão de dados
  unidirecional que aceita um sinal elétrico,
  converte-o e transmite-o por pulsos de luz. Na
  extremidade de recepção, a saída é reconvertida
  em um sinal elétrico

96
CAMADA FÍSICA

• Fibra Ótica
• Modo de fibra (propagação da luz)
• Multimodo (a luz viaja através de reflexão nas
  paredes)
• Mais baratas
• Distâncias curtas
• Necessidades de repetidores (amplificadores) para
  grandes distâncias
• Utiliza Led com fonte de luz
• Diâmetro interno de 50 micra de diâmetro
• Monomodo (a luz viaja de forma reta)
• Mais caro
• Percorre distâncias maiores sem repetidores
• Utiliza Laser como fonte de luz
• Diâmetro interno de 8 a 10 micra

97
CAMADA FÍSICA
Quadro comparativo entre LED e Laser
98
CAMADA FÍSICA
FIBRA ÓTICA
99
CAMADA FÍSICA

• Comparação Fibra Ótica e Fios de Cobre
• Fibra têm maior largura de Banda do que Cobre
• As fibras necessitam de repetidores a cada 30 Km
  contra 5 Km dos fios de cobre
• Os seguintes fatores não interferem na fibra
• Picos de voltagem
• Interferência magnética
• Quedas no fornecimento de energia
• Imune a ação corrosiva de alguns elementos
  químicos que param no ar
• Fibras são mais leves e finas que Cabos de cobre
  o que economiza em espaço e sistemas de
  sustentação
• Fibras tem um custo de instalação mais baixo
• Fibras não disperdiçam luz e dificilmente são
  interceptadas (segurança)
• Fibra exige mão de obra especializada
• Comunicação unidirecional, é necessário dois
  pares para comunicação bidirecional, interfaces
  de fibra são mais caras que interfaces elétricas.

100
CAMADA FÍSICA

• Transmissão sem Fio
• Existem situações que é dificil ou mesmo
  impossível, a passagem de cabos para a instalação
  de uma infraestrutura de rede adequada
• A alternativa mais viável para estas situações é
  a utilização de tecnologia de transmissão sem fio
• A moderna comunicação sem fio começou nas ilhas
  havaianas, onde os usuários eram separados pelo
  oceano Pacífico
• O estudo iniciou-se em 1865 pelo inglês James
  Maxwell
• Produzido e observado por em 1887 pelo alemão
  Heinrich Hertz

101
CAMADA FÍSICA

• Transmissão por Rádio
• Ondas de rádio são fáceis de gerar
• Percorrem longas distâncias
• Penetram facilmente os prédios
• São largamente utilizados em ambientes abertos e
  fechados
• Ondas de rádio são onidirecionais, isto é,
  percorrem todas as direções a partir da origem,
  portanto transmissor e receptor não precisam
  estar alinhados fisicamente
• Propriedades da onda de rádio varia conforme a
  frequência
• Em baixas frequencias
• Atravessam obstáculos
• pontência cai abruptamente a medida que a
  distância da origem aumenta
• Em altas frequencias
• Tendem a viajar em linha reta
• Ricocheteam em obstáculos
• São absorvida pelas chuvas

102
CAMADA FÍSICA
Espectro Eletromagnético e a maneira como ele é
utilizado na comunicação
103
CAMADA FÍSICA

• Transmissão por Microondas
• Acima de 100 MHz, as ondas trafegam em linha reta
  e por essa razão podem ser captadas com mais
  facilidade
• Concentração de toda energia em um pequeno feixe
  através de uma antena parabólica
• Antenas de transmissão recepção devem ser
  alinhadas com o máximo de precisão
• Quando as antenas ficam em distâncias muito
  grande, é necessário instalar repetidores
• Dependendo da situação, o microonda é
  relativamente mais barata em relação as outras
  tecnologias. (colocar fibra ótica em região
  montanhosa)
• Principais aplicações atuais telefone sem fio,
  portão automático, telefone celular