Conceitos básicos de comunicação e transmissão de dados em redes

Componentes da comunicação
• Mensagem – Informação
Transmissor – Dispositivo que envia mensagem
Redes de •
• Receptor – Dispositivo que recebe a mensagem
Computadores • Meio – Caminho físico por onde viaja uma
mensagem
Conceitos de Transmissão de Dados
Protocolos • Protocolo – Conjunto de regras para garantir a
Formação de Pacotes e Quadros comunicação dos dados.
Modelo OSI

Redes de Computadores Redes de Computadores
Técnico em Informática Técnico em Informática

Representação de Dados Modos de Transmissão
• Caracteres – Seqüência de bits • Para podermos aprofundarmos no universo
– ASCII – Usa 7 bits para representar cada símbolo
– ASCII Estendido – Usa 8 bits
das redes, precisamos entender como as
– UNICODE – Pode representa 65536 símbolos redes funcionam.
OSI – Padronização dos símbolos
–
• Para que os dados sejam transmitidos entre os
• Numéricos
• Imagens
computadores e equipamentos de redes
• Áudio – Uma representação para o som temos três modos para transmitir os dados
• Vídeo – Sinal contínuo de imagens


Modos de Transmissão II Transmissão de Dados III
• Simplex – Nesse tipo de comunicação sempre • Half-duplex: Esse tipo de transmissão é bidirecional
mas, por compartilharem o mesmo canal de
ocorrerá num único sentido. A transmissão comunicação, nãoé possível transmitir e receber dados
simples, e portanto, unidirecional. ao mesmo tempo
• Exemplo:
• Exemplo: Código Morse, Luz. – Walkie-talkie.

Transmissor (Tx) Receptor (Rx)
Transmissor (Tx) Receptor (Rx) ou ou
Receptor (Rx) Transmissor(Tx)


Modos de Transmissão IV Redes
• Full-Duplex – É a verdadeira comunicação • Uma rede é o conjunto de dispositivos
bidirecional, receptor e transmissor podem se conectados por links de comunicação,
comunicar ao mesmo tempo. conhecidos por nós
• Exemplo: • Capaz de receber e enviar dados gerados
– Telefone, Redes de Computadores pelos dispositivos.
Transmissor (Tx) Receptor (Rx) e
e Receptor ( x)
R Transmissor (Tx)


Processamento Distribuído Redes
• Executa uma tarefa em muitos computadores,
isso é muito mais eficiente que entregar todo
o poder de processamento a uma única
máquina poderosa.

Redes de Computadores
Técnico em Informática

Critério de comparação entre redes Critérios de Classificação das redes
• As redes de um modo geral podem ser • Performance – Medida de
comparadas de acordo com três critérios, eles “velocidade” de resposta das
são: redes, dependendo sempre de
números de usuários, meio de
transmissão, hardware e
eficiência dos software que
rodam na rede


Critérios de Classificação das redes II Critérios de Classificação das redes III
• Confiabilidade – Garantia de entrega, medido • Segurança – garantir a proteção dos dados e
pela freqüência de falhas, tempo de das informações que trafegam na rede do
reconfiguração de link após uma falha, acesso não autorizado.
robustez da redenuma catástrofe.

Protocolos Protocolos II
• Protocolos é a linguagem por qual os • A maioria das transmissões de redes são do
equipamentos de redes se comunicam. tipo half-duplex
– Exemplo TCP/IP, IPX/SPX, entre outros • Os computadores de uma rede compartilham
o mesmo cabo.
• São os protocolos que definem como a rede • Quando um dispositivo estiver fazendo
irá funcionar, pois os mesmos definem como transmissão, nenhuma outra transmissão
os dados serão trafegados pela rede. poderá ser feita.


Protocolos III Protocolos IV

• O computador C não poderá enviar dados para nenhum outro micro da
• Se o computador A quiser enviar um dado para o computador B, rede enquanto o cabo estiver sendo usado
este dado também chegará ao computador C


Protocolo V Protocolo VI
• Poderão ocorrer interferência de algum tipo no meio
do caminho e o dado pode não chegar ao destino.
• Os protocolos são justamente uma solução para
todos esses problemas.
• Os protocolos pega os dados que devem ser
transmitidos na rede e divide ele em pequenos
pedaços com tamanhos fixo.
• Se um arquivo grande tiver de ser transmitido, os demais dispositivos da
rede terão de esperar muito tempo para utilizarem o cabo de rede. O • Esses pedaços são denominados pacotes ou quadros.
Computador C terá de esperar o computador A acabar com B para que
possa realizar sua transmissão

Protocolo VII Protocolos VIII
• Exemplo: Temos um arquivo de 100KB e o protocolo • As placas de rede dos computadores possuem um
existente divide os dados em pacotes de 2KB. endereço fixo, que é gravado em hardware.
Quantos pacotes serão transmitidos? • O computador de destino sabe que o pacote
• Quantidade de Pacotes = 100KB / 2KB atualmente transitando no cabo de rede é para ele.
– 50 Pacotes. • No cabeçalho do pacote vai o endereço da placa de
• Dentro de cada pacote há uma informação de rede de destino.
endereçamento que informa a origem e destino do
pacote.


Transmissão de dados Transmissão de Dados II
Imagine que o computador A e C desejam transmitir um arquivo para Computador
• Uso de pacotes otimiza enormemente o uso da rede, •
B, o receptor “monta” os pacotes a medida que eles vão chegando. Que é um
principalmente para transmissão de dados grandes. trabalho fácil sabendo que o endereço do computador de origem .

• Com isso podemos aproveitar melhor o meio de
transmissão.
• Assim podemos fazer com que vários dispositivos se
comuniquem “ao mesmo tempo” em uma rede. A A C

A C C
A A C

C A C A C A C A

“Velocidade” das redes “Velocidade” das redes
• Se somente existir uma transmissão de dados entre o • Se um cabo trabalha com 10Mbps, esse é o limite da
computador A e o computador B, está transmissão banda de transmissão.
pode ser feita na velocidade máxima do meio de • Se dois computadores compartilharem o mesmo
transmissão. Por exemplo, 10Mbps. cabo a velocidade caíra pela metade 5Mbps
• Para fazer duas transmissões simultâneas a 10Mbps • Se três computadores compartilharem o mesmo
a banda deveria subir para 20Mbps. cabo a velocidade caíra para 3,33Mbps.
• O limite da velocidade que é ajustada de acordo com
o meio de transmissão (cabo).


Placa de rede... Placa de rede II
• A placa de rede, ao colocar um pacote de dados no cabo da
rede, faz uma conta chamada checksum ou CRC (Cyclical
Redundancy Check).
• Esse cálculo consistem em somar todos os bytes presentes
nos pacotes de dados e enviar o resultado dentro do
próprio pacote.
• A placa de rede do receptor irá fazer essa conta e verificar
se o resultado é o calculado pelo transmissor.
• Caso algum pacote chegue defeituoso o receptor pede sua
retransmissão.
• Essa é a vantagem de trabalhar com pacotes pequenos, ou
seja precisamos recuperar somente o pacote perdido.

Formato de um Pacote Padrões de Rede
• Exemplo de um pacote de dados. • Redes de computadores proprietárias
• Não havia de se misturar soluções de
fabricantes diferentes.
Endereço Endereço Informações
de Destino de Origem de Controle Dados CRC • Dificuldade nas interconexões de sistema de
computadores
• Para ajudar resolver esse problema, a ISO que
desenvolveu o chamado padrão OSI.


Modelo OSI Modelo OSI
• Com o surgimento do modelo
OSI as redes foram
padronizadas.
• O modelo OSI é composto
por sete camadas: física,
enlace, rede, transporte,
sessão, apresentação e
aplicação.


Modelo OSI Quadro X Pacote
• Na transmissão de um dado, cada camada pega as • Quadro é um conjunto de dados brutos
informações passadas pela camada superior, passando os enviados através da rede.
dados para camada imediatamente inferior. Esse processo é o
encapsulamento. • Um pacote de dados se refere a um conjunto
• Na camada de transporte os dados são divididos em pacotes de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do
• Na camada de enlace os pacotes são divididos em vários modelo OSI
quadros. • Vamos agora estudar as camadas do modelo
• Modelo OSI ainda pode ser visto como aplicação, transporte e OSI.
rede.


Aplicação Apresentação
• Essa camada faz a interface entre o protocolo • Conhecida como camada de tradução,
de comunicação e o aplicativo que pediu ou convertendo o dado recebido em um formato
receberá a informação através da rede. comum a ser usado na transmissão pelo
• Os protocolos que executam os processos na protocolo usado.
camada de aplicação são:
• Converte os dados no formato ASCII para
– HTTP (Acesso à WEB)
formato EBCDIC
– SMTP (Correio Eletrônico)
– FTP (Transferência de Arquivos)
– Telnet (Emulação de Terminais)

Sessão Transporte
• Permite que duas aplicações em computadores • A camada de transporte pega os dados enviados
diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. pela camada de sessão e dividi -los em pacotes
que serão transmitidos pela rede.

• É responsável pelo estabelecimento do acesso a uma • O receptor é responsável por pegar os pacotes
aplicação por meio de identificação do usuário. recebidos e remontar o dado original.

• Nessa camada os protocolos contidos são: NFS, SQL • TCP, UDP.
para linux, SQL e o RPC.


Rede Enlace
• É responsável pelo endereçamento dos • A camada de Enlace pega os pacotes de dados
pacotes, convertendo endereços lógico em recebidos e os transforma em quadros que serão
endereços físicos. trafegado pela rede
• Acopla aos quadros e endereço físico da placa de
• Essa camada também determina a rota que os rede, dados de controle e o CRC.
pacotes irão seguir paraatingiro destino
• O quadro criado pelo enlace é enviado para a
• Essa camada é usada quando a rede possui camada Física, que converte os quadros em sinais
mais de um segmento de rede. elétricos


Enlace II Física
• Quando o receptor recebe o quadro, a sua camada • A camada Física pega os quadros enviados pelo
de enlace confere se o dado chegou integro, através enlace e os transforma em sinais compatíveis com o
do CRC. meio onde os dados deverão ser transmitidos.
• Enviando uma confirmação para a origem chamada • O papel dessa camada é efetuado pela placa de rede
de acknowledge , ou simplesmente ack. dos dispositivos conectados em redes.
• Caso não receba essa confirmação o transmissor • Essa camada não se preocupa com o cabo mas sim
reenvia os pacotes. com o tipo de conector e tipo de cabo usado para a
transmissão e receptor dos dados.


Padrão IEEE 802 Padrão IEEE 802
• IEEE (Institute of Electrical and Electronic
Engineers) criou o padrão 802 destinada a
regulamentar os protocolos de rede.
• O nível 2 do modelo OSI no modelo IEEE 802 é
dividida em duas:
– Controle do Link Lógico (LLC)
– Controle de Acesso ao Meio (MAC)


Padrão IEEE 802 II Padrão IEEE 802 III
• Protocolo IEEE 802 e suas camadas • Padrão IEEE 802 – Em relação ao modelo OSI
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO OSI
CONTROLE DO LINK LÓGICO (LLC)
TRANSPORTE
ENLACE CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC)
REDE
FÍSICA FÍSICA
CONTROLE DO LINK LÓGICO
CONTROLE DE ACESSO AO MEIO IEEE 802
FÍSICA


Padrão IEEE 802 IV Acesso ao meio
• Existem vários padrões, como: • Camada Física pega os quadros enviados pelo
– IEEE 802.2 – Específica o funcionamento do LLC e o MAC. MAC e os envia para o meio físico
– IEEE 802.3 – Padrão Ethernet – Usa o conceito de detecção
de colisão, chamado de CSMA/CD. • IEEE define a topologia usado pela rede e o
– IEEE 802.5 – Usando em redes com topologia anel, tipo de conector usado pela placa de rede
especificando as redes token-ring • Os dados são codificados e enviados para o
– IEEE 802.11 – Especifica os protocolos de redes Wireless
Link de Dados Controle do Link Lógico (LLC) 802.2
meio
Controle de Acesso ao Meio (MAC)
802.3 802.4 802.5
Física


A codificação Controle de Acesso ao Meio
• Endereço Físico e único da placa de rede
• Tomando como exemplo o padrão Ethernet
• Gravado no hardware o que “impossibilita” sua alteração
10Mbps queusa codificação Manchester • Formado por 48 bits ou 6 bytes sendo:
• A codificação Manchester transforma um bit 0 – 3 Bytes para determinar o fabricante
– 3 Bytes para determinar o dispositivo
em uma decida de 1 para 0 e um bit 1 em uma • Sua função é endereçar fisicamente os quadros
subida de 0 para 1. determinando origem e destino
• MAC ainda ajuda controlar o uso do cabo, enviando o
• Essa codificação é para aproveitar melhor o quadro novamente toda vez que houver uma colisão.
meio de transmissão evitando de deixá-lo • O MAC usa um driver da placa de rede para acessar, para
ensinar como acessa o nível físico.
ocioso.

Quadro MAC Quadro MAC
• Preâmbulo – Marca o inicio do quadro, informa o tipo de
• A seguir veremos o quando que o MAC codificação e a taxa de transmissão
entrega para a camada física. Os dados • Mac Destino – Endereço da placa de rede do receptor
presente no quadro são fornecidos pelo LLC. • Mac Origem – Endereço da placa de rede do transmissor
• Comprimento – Indica quantos bytes estão sendo
Preâmbulo
MAC MAC
Comprimento Dados FCS transferidos no campo de dados do quadro
Destino Origem
• Dados – São os dados enviados pela camada de LLC.
8 Bytes 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 46 a 1500 Bytes 4 bytes
• Pad – Completa o quadro quando LLC não atinge o valor
mínimo de dados do quadro
• FCS – Contem as informações de controle de correção de
erros (CRC) – checksum.


Endereço MAC Padrão Ethernet
• FF FF FF 00 00 00 • Quando não há colisão na transmissão existe
• O endereço MAC é escrito um gap entre os pacotes de 9,6µs.
normalmente em hexadecimal.
1 2 3

Gap - 9,6µs Gap - 9,6µs

• Tamanho mínimo de um quadro Ethernet é de
84 bytes e o máximo é de 1538 bytes.


Controle do Link Lógico (LLC) Estrutura LLC
• LLC é regido pelo padrão IEEE 802.2. • Tamanho do quadro 46 a 1500 bytes
• Permite que mais de um protocolo acima dele. • Desse 8 bytes são usados para controle
• Os pontos de comunicação entre transmissor e receptor é • Esses dados são exatamente o SAP de origeme destino
chamado de SAP (Ponto de Acesso a Serviço). • SAP é formado por 5 bytes sendo três para o fabricante
• Sua função é adicionar, ao dado recebido informações de e definido pelo desenvolvedor.
quem enviou esta informação. • Como 40 bits proporciona poucos endereços foi criado
• Assim sendo possível a entrega dos dados corretamente pelo um novo campo denominado SNAP (Sub Network
receptor. Access Protocol)
• Sem essa camada não seria possível um mesmo computador • Quando o SNAP é usado os bits 10101010 é colocado
trabalhar com mais de um protocolo de comunicação. no campo SAP.

Estrutura LLC Quadro LLC
• DSAP – Indica o endereço SAP de destino, se SNAP for usado DSAP é
• Aqui temos a estrutura do quando de controle fixado em 10101010.
LLC: • SSAP – Indica o endereço SAP de origem.
• Controle – CTL Assume normalmente três valores:
LLC - 3 bytes SNAP – 5 bytes – UI – Quando está transmitindo dados
– XID – Usado para troca de dados entre o transmissor e o receptor –
DSAP SSAP Controle Código Tipo Dados Comando que informa a identidade do transmissor e receptor
– Teste – O transmissor envia um dado e o receptor recebe e o envia de
1 Bytes 1 Bytes 1 Bytes 3 Bytes 2 Bytes 38 a 1492 Bytes volta, a fim de testar a comunicação.
• Código – É o código do fabricante/desenvolvedor do protocolo IEEE.
1 byte 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte • Tipo – É o código dado pelo fabricante/desenvolvedor ao protocolo.
Indica o Fabricante Definido pelo
Desenvolvedor


NDIS NDIS
• NDIS – Network Driver Interface Specification
• Desenvolvido pela 3Com e a Microsoft
• É um driver instalado no sistema operacional que
permite que uma placa de rede possa utilizar mais de
um protocolo de rede ao mesmo tempo.
• Permite que seja colocado no mesmo computador
duas placas de redes.


ODI ODI
• ODI – Open Datalink Interface
• é um driver com o mesmo o objetivo do NDIS
• Usado em sistemas Apple e Novell
• Possui duas interfaces
– MPI – Multiple Protocol Interface
– MLI – Multiple Link Interface
• Os drivers da placa de rede compatíveis com o ODS são
chamados de MLID – Multiple Link Interface Driver.
• MLI – permite a instalação de mais placas de rede na
mesma máquina.

NDIS X ODI UFA!!! Aprendemos hoje...
• Quando receber o quadro a MPI entrega os • Componentes de Comunicação
dados diretamente para o protocolo • Representação de Dados
responsável. • Modos de transmissão
• No NDIS, quando chega a camada vector • Protocolos
tentar “empurrar”o quadro para cada um dos
protocolos instalados, pois não existe campo • Modelo OSI
de endereçamento. • MAC
• Entre outros.

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