Redes de Computadores Fundamentos de Redes de Computadores

Redes de Computadores Fundamentos de Redes de Computadores, Transmissão de Dados e Cabeamento Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 1

Redes de Computadores • Coleção de computadores inter-conectados Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 2

Objetivos • Disponibilizar dados, programas e recursos a todos, desconsiderando a localização física do recurso e do usuário. • Baratear processamento • Fornecer meio de comunicação eficiente Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 3

Elementos constituintes • Hardware – meios de transmissão – interfaces – hubs, bridges, roteadores, repetidores, switches • Software – SO – protocolos – Serviços Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 4

1 - Meios de transmissão • Comunicação entre computadores: codificação de dados na forma de energia. – corrente elétrica, ondas de rádio, luz, etc. • Por que saber? – Software de comunicação: deve ser capaz de lidar com erros provenientes do hardware. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 5

1 - Tecnologia de Comunicação de Dados • Há duas maneiras para transmissão de dados – Analógico – Digital Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 6

Dado Analógico • Análogo: Algo que é similar a alguma outra “coisa”. • Dispositivos que transformam movimento ou condição de um evento natural em sinal elétrico ou mecânico que seja similar. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 7

Exemplos de dados analógicos • Relógio de ponteiros: o seu movimento é análogo ao movimento do tempo. • Termômetro: mede temperaturas que mudam constantemente. Ação contínua e a faixa de valores não é limitada. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 8

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Dados Digitais • Não tem faixa muito ampla • Não refletem atividade constante. • Um sinal digital representa um valor “instantâneo” de uma situação e não representa um movimento contínuo. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 10

Conversão analógico-digital Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 11

Representação de Sinais A/D Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 12

Quantisation e Sampling • Quantisation: Quantisation “incerteza” introduzida na conversão de uma valor analógico em número digital • Sampling (amostragem): intervalo de aquisição dos dados analógicos Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 13

Quantisation • Resolução da conversão depende do número de bits: quanto mais bits, melhor a resolução. • O número de bits determina o número de divisões uma faixa de “inputs” pode ser dividida para aproximar um “input” analógico. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 14

Quantisation • Exemplo – valores de 8 bits para representar voltagens de 0 -10 V. – 8 bits: 256 valores distintos – 10 V / 256 = 0. 039 V ! – 0 V = 0000 10 V = 1111 – Cada mudança de 0. 039, indica um novo binário. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 15

Sampling • Para representar som digital de forma autêntica é preciso capturar uma amostra de som (sampling) cerca de 44500 vezes por segundo ! • A gravação de um som autêntico por 1 segundo requer 1. 5 milhões de bits Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 16

Convertendo tipos de sinais • Modem: recebe dados digitais e converte-os para a forma analógica, para transmissão sobre um meio, por exemplo, linha telefônica. • MOdulator: digital para analógico. MO • DEModulator: Analógico para digital. DEM Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 17

Esquema de um Mo. Dem Digital Analógico Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 18

Modem externo ligado ao computador. via RS-232 e fiação para linha telefônica com conector RJ-11. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 19

Transmissão de dados Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 20

Modem • Recebe o sinal de um computador DTE Digital Terminal Equipment. • O sinal digital é usado para modular um sinal em uma portadora analógica. • O sinal analógico viaja pela linha. • O sinal analógico é detectado por um outro modem(DCE - Digital Communication Equipment) , que o decodifica. • Outro modem gera sinal digital e leva-o ao DTE. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 21

Sinais digitais • Representam apenas 0´s e 1´s. • Variam menos que sinais analógicos. • mais fáceis para decodificar, mesmo que tenham sofrido interferência. • As redes que transportam sinais digitais são conhecidas por base. Band Networks – Redes coaxial 50 ohm / ethernet (utp) Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 22

Sinais analógicos • Sofrem menos Atenuações que sinais digitais em longas distâncias. • Equipamentos digitais lidam com 0´s e 1´s. O que acontece se o sinal se torna fraco a ponto de não permitir diferenciação? • As redes que transportam sinais digitais são conhecidas por broad. Band Networks • Cabo coaxial 75 ohm (TV) Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 23

Analógico x Digital • Digital – Mais fácil de regenerar – menos infestado de interferências – Pode ser gravado diretamente em computador – CODEC: Coder/DECoder • Analógico Digital (Transmissão) Analógico • Linhas ISDN: totalmente digital • Integrated Services Digital Network Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 24

2 - Métodos de Codificação Digital • Fisicamente: comunicação por corrente elétrica, ondas de rádio, luz • Computadores: dispositivos digitais • corrente elétrica Info. Digital ? Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 25

Codificação Polar + 0 Tempo 1 0 0 • Corrente elétrica para enviar bits. • Voltagem negativa: bit 1 • Voltagem positiva: bit 0 Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 26

Codificação Unipolar • 1´s e 0´s representados por voltagem positiva • mas susceptível a interferências Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 27

Codificação Bipolar • • Utiliza voltagens negativa, positiva e zero. 1 - positivo ou negativo 0 - voltagem zero mais resistente à interferência Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 28

Codificação Manchester - Bipolar • 1 - mudança de negativo p/ positivo • 0 - mudança de positivo p/ negativo – Ethernet / Token Ring Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 29

Padrão RS-232 • • conexão: comprimento max. : 15 metros voltagens: +3 V e -3 V. comunicação serial e assíncrona especifica transmissão de caracteres transmissão de bits sem delay entre eles nunca deixa voltagem Zero na linha. Por que comunicação Assíncrona ? – não há necessidade de sincronização emissor-receptor – não há “clock” Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 30

Voltagem no fio usando RS-232 +3 0 -3 Tempo idle start 1 0 1 0 stop • Acordo entre emissor e receptor no tempo de transmissão de cada bit • bit de início 0: emissor pode distinguir entre idle e início de caracter. • padrão determina que emissor deve deixar a linha idle por um tempo mínimo -> bit de parada 1. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 31

Conector RS-232 Conector de 25 pinos, com 3 fios para comunicação full -duplex. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 32

Com. Assíncrona full duplex transmissão full duplex: fluxo de dados em ambas direções R: receiver (receptor) - modem, pino 3. Computador, pino 2 T: transmitter (transmissor) - modem, pino 2. Comput, pino 3 G: ground (terra) - pino 7 Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 33

3 - Metodos de Codificação Analógicos. • Transportada por uma corrente alternada – Onda • Freqüência • Amplitude • Fase (sinal de referência + phased signals) signals – utilizada com mais freqüência para transmissão de dados. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 34

Fase Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 35

Modulação • Alterações na freqüência, amplitude e fase (modulação) permitem a utilização de sinal analógico p/ transportar dados (áudio, vídeo e digital). • Ao modular um sinal este se torna diferente do sinal normal. • A diferença entre os sinais é o dado transportado ! • Carrier (portadora): a onda que transporta o dado ! Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 36

Modulação de Amplitude ASK: Amplitude (para dados digitais) Adminstração. Shift-keying e Gerenciamento de Redes - SCE 238 37

Modulação de Freqüência FSK: Frequency Shift-keying dados Adminstração e Gerenciamento de (para Redes - SCE 238 digitais) 38

Modulação de Fase PSK: Phase Shift-keying (para dados Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCEdigitais) 238 39

Transmissão de múltiplos sinais • Telefônicas colocam várias chamadas sobre uma largura da banda (bandwidth) bandwidth limitada. • Redes broadband mantém vários tipos de dados em um único meio de transmissão. • Miltiplexação: dados de diferentes fontes em uma única mídia. Ou, uma larga quantidade de dados em fios de bandwidth menores. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 40

Velocidade de transmissão • Nro total de informação que pode ser transmitido por um canal de comunicação – BPS : Bits por Segundo • Baud: evento binário representando uma mudança de sinal de negativo p/ positivo. • Capacidade de transmissão de um meio de comunicação é função de sua freqüência. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 41

Largura da Banda - Bandwidth • O nro de freqüências que pode ser acomodado num canal de transmissão. • A diferença entre a freqüência mais alta e a mais baixa que pode ser acomodada num único canal. • Quanto maior a faixa, maior a bandwidth do canal e maior a capacidade de transmissão! Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 42

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Time-Division Multiplexing (TDM) • Sinais de velocidades baixas são colocados em um canal de transmissão de mais alta velocidade. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 44

Observações TDM • Os MUX´s alocam tempo para um sinal s mesmo se a fonte não tem nada p/ transmitir • Há MUX´s mais inteligentes que alocam fatias de tempo só qd necessário: ambos MUX´s precisam conversar. • Técnica para redes Base. Band (digitais) e Broad. Band (analógica), para uma única freqüência. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 45

Frequency-Division Multiplexing - FDM • A bandwidth total do cabo é dividida em bandwidth menores que transportam vários dados. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 46

4 - Meios de Transmissão • • • Fio de cobre Fibras Ópticas Ondas Eletromagnéticas Microondas Infravermelho Laser Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 47

Fios de Cobre - Par trançado: O trançamento dos fios tem a função de reduzir interferência. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 48

Par trançado - Tipos • STP: Shielded Twisted Pair – dois pares: Um para enviar, outro para receber – Empregados em redes Token Ring. – Conector type-1 • UTP: Unshielded Twisted Pair – de 2 a 4 pares de fios – ethernet (10 Base T) e Token Ring – típico conector: RJ-45 Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 49

Par trançado - STP IBM Token Ring, dois pares de fios (send e receive), conector IBM tipo-1. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 50

Par trançado - UTP Ethernet e Token Ring, existente em vários níveis, conector típico: RJ-45 Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 51

Par Trançado - UTP Par trançado 10 Base. T, com conector RJ-45 (patch cord) Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 52

Fios de Cobre - Coaxial Cabo Coaxial: O dado é transmitido no fio mais interno. A proteção de metal protege contra campos eletromagnéticos externos e evita que a radiação da energia eletro-magnética do fio interno interfira com outros fios Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 53

Cabos Coaxiais - Tipos • Thick Ethernet – 10 Base 5, RG-11, “trunk” – Conector: N-Series – Caro • Thin Ethernet – 10 Base 2, RG-58. – Conector: Bayonet Nut Connector (BNC) – Barato. (fora de moda!) Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 54

Cabos Coaxiais - Conectores Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 55

Coaxiais Thin ethernet - 10 Base 2 Thick ethernet - 10 Base 5 Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 56

Cabo Coaxial - fino Um adaptador AUI-para-10 Base. T, usado para conectar uma NIC com um conector AUI ao cabeamento Thin Ethernet. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 57

AUI, MAU, NIC. • NIC: Network Computer Interface. – Placa de Rede, Interface de Rede. • MAU: Media Attachment Unit: Transceiver – conversor analógico-digital • AUI: Attachment Unit Interface – Cabo que conecta a NIC ao Transceiver. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 58

NIC - Placa de Rede com conector AUI do lado direito da placa Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 59

Transceiver - Cabo Fino MAU ligado diretamente à NIC sem o cabo AUI. Rede usa cabeamento Ethernet 10 Base 2 com conector BNC. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 60

Transceiver - Par trançado MAU ligado diretamente à NIC sem o cabo AUI. Rede usa cabeamento Ethernet 10 Base. T com conector RJ-45. Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 61

Esquema de fios (10 Base. T) Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 62

Fibra Optica • • Cara Usada em backbones ou redes anel FDDI (100 Mbps) Alta capacidade Imune a interferências eletro magnéticas Baixa perda Dificuldade para fazer junções. ($$$) Longas distâncias Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 63

Fibra Optica Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 64

Fibras Ópticas • LEDs (Light-Emitting Diodes) • ILDs (Injection Laser Diodes). • Fibras Multimode: 5 GBPS – transporta múltiplos raios de luz concorrentemente – distâncias relativamente curtas, devido a dispersão – 50 a 100 microns • Fibras Single Mode: 25000 GBPS – – Transporta um único raio de luz. Distâncias mais longas. (50 x) Maior banda, embora (8. 3 a 10 microns) 10 bilhões de bits por segundo ! Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 65

Radio Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 66

Infravermelho • 16 Mbps Adminstração e Gerenciamento de Redes - SCE 238 67