Redes 2 padronização e arquitetura de redes

Redes de Computadores
Professor: Mauro Jansen
Padronização e
Arquiteturas de Redes de Computadores

Objetivos
Conhecer a importância da padronização
no âmbito das redes de computadores e os
órgãos que atuam na padronização
Conhecer conceitos e tipos de arquiteturas
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Introdução, histórico e conceitos 2
Conhecer conceitos e tipos de arquiteturas
de rede, suas camadas e funções
Entender um pouco mais sobre o
funcionamento das redes com base no
modelo OSI
Conhecer os padrões TCP/PIP e Ethernet

Padronização
Prof. Mauro Jansen

Importância da padronização
• Para garantir o sucesso das tecnologias, de
modo que produtos de diversos fabricantes
funcionem em compatibilidade de forma
globalizada
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• A padronização deve ser realizada em
consenso e com cautela.
• Diversas entidades estabelecidas atuam na
padronização de tecnologias de redes
Introdução, histórico e conceitos

Entidades de padronização gerais
Entidade Atuação
ISO (International
Standards Organization)
Todos tipos de padrões: desde parafusos e
porcas até revestimento de postes de
telecomunicações. Ex.: modelo de referência
OSI e o protocolo IS-IS (Intermediate System-
to-Intermediate System ou Sistema
Intermediário para Sistema Intermediário).
IEEE (Institute of Maior organização profissional do mundo na
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IEEE (Institute of
Electrical and Eletronics
Engineers)
Maior organização profissional do mundo na
área de publicação de jornais
Especializados na área de Telemática. Possui
um grupo de padronização que
desenvolve padrões nas áreas de Engenharia
Elétrica e de Informática. Ex.: padrão IEEE 802
para redes Ethernet
ITU-T (International
Telecommunications
Union)
Formular e propor recomendações para
telecomunicações. Ex.: padrão GPON (Gigabit
Passive Optic Network ITU-T.984.1-4)

Entidades de padronização
direcionadas à Internet
• A Internet é uma rede pública mundial e
autônoma baseada em padrões abertos
• Tem mecanismos próprios de padronização
• Não existe uma autoridade central que controle
seu funcionamento.
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seu funcionamento.
• Existem várias organizações que colaboram no
estabelecimento de padrões e políticas gerais de
operação para permitir a interoperabilidade das
diversas redes que compõem a Internet,

Entidade Atuação
IETF (Internet
Engineering Task Force)
Identifica, prioriza e endereça assuntos
considerados de curto prazo, incluindo
protocolos, arquitetura e operações de
serviços, publicando-os na Internet por meio
de RFC (Request for Comments, documentos
que especificam padrões e serviços para a
Internet e para o modelo de referência TCP/IP)
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Internet e para o modelo de referência TCP/IP)
numeradas em nordem cronológica.
IRTF (Internet Research
Task Force)
Desenvolve assuntos estratégicos de longo
prazo, incluindo esquemas de endereçamento e
novas tecnologias.
IANA (The Internet
Assigned Numbers
Authority)
Coordenar a distribuição de endereços
IP entre as diversas redes de computadores
que se conectam à Internet

Entidade Atuação
CGI.br (Comitê Gestor de
Internet no Brasil)
Órgão criado pelo MinCT em 1995 para tratar
do desenvolvimento, padrões, treinamentos e
procedimentos, dados estatísticos da internet
no Brasil, além de gerenciar os domínios .br e
a atribuição de endereços IPs no Brasi
NIC.br (Núcleo de Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo a
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NIC.br (Núcleo de
Informação e
Coordenação do Ponto
BR)
Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo a
cumprir suas funções. O NIC.BR por sua vez
delega funções a outros departamentos,
como Registro.br, CERT.br, CETIC.br,
CEPTRO.br e W3C
Registro.br Registro de nomes de domínio, a administração
e a publicação do DNS para o domínio <.br>
CERT.br (Centro de
Estudos, Resposta e
Tratamento de Incidentes
de Segurança no Brasil)
Tratar incidentes de segurança em
computadores, envolvendo redes conectadas à
Internet brasileira

Entidade Atuação
CETIC.br (Centro de
Estudos sobre as
Tecnologias da
Informação e da
Comunicação )
Coordenação e publicação de pesquisas sobre
a disponibilidade e uso da Internet no Brasil,
para fins de políticas públicas
CEPTRO.br (Centro de responsável por serviços e projetos
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CEPTRO.br (Centro de
Estudos e Pesquisas em
Tecnologias de Redes e
Operações)
responsável por serviços e projetos
relacionados principalmente à
infraestrutura da Internet no Brasil e ao seu
desenvolvimento. também mede a qualidade
da Internet, divulga a Hora Legal Brasileira via
NTP e dissemina o protocolo IPv6 no país
através de cursos gratuitos

Arquitetura de Redes
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Arquiteturas de redes: Introdução
• Arquitetura de rede é o conjunto de camadas ou
níveis compondo um conjunto de regras de
comunicação numa rede
• Contém informações para orientar fabricantes na
criação de hardware e software de rede
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criação de hardware e software de rede
• Se arquiteturas de rede reconhecidas
mundialmente, não haveria compatibilidade entre
dispositivos de fabricantes diferentes

O modelo OSI
• OSI: Open Systems Interconnections, ou
interconexão de sistemas abertos
• Modelo de referência criado em 1977 pela ISO
(International Standards Organization) para
facilitar a interconexão de sistemas de
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facilitar a interconexão de sistemas de
computadores
• Mesmo sendo apenas um modelo teórico, que
não precisa ser seguido à risca pelos protocolos
de rede, é muito útil para o entendimento de
como os dados trafegam em uma rede

Modelo OSI - camadas
• Composto de 7 (sete) camadas
numeradas, cada qual com uma
função particular
• As camadas mais baixas estão mais
próxima do nível físico (hardware).
As mais altas, do usuário.
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As mais altas, do usuário.
Hubs
Switches
Roteador

Modelo OSI: vantagem da divisão
em camadas
• Divide as comunicações de rede em partes menores e
mais simples, facilitando sua aprendizagem e
compreensão ;
• Padroniza os componentes de rede, permitindo o
desenvolvimento e o suporte por vários fabricantes ;
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• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de
hardware e de software de rede;
• Evita que as modificações em uma camada afetem as
outras, facilitando a atualização e manutenção;

Modelo OSI - camadas
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Modelo OSI
Camada de Aplicação (7)
• Responsável apenas pela interface entre o
programa ou serviço acessado pelo usuário e a
pilha de protocolos que o computador está
usando
• Telnet, FTP e HTTP são exemplos de protocolos
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• Telnet, FTP e HTTP são exemplos de protocolos
desta camada
• Pode tanto iniciar (envio de dados) como finalizar
o processo (recebimento)

Modelo OSI
Camada de aplicação
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Modelo OSI
Camada de Apresentação (6)
• Converte o formato de dado recebido pela
camada de Aplicação em um formato comum a
ser usado pela pilha de protocolos
• Também é responsável por comprimir e/ou
criptografar dados
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criptografar dados
– A compressão de dados aumenta o desempenho da
rede
– Quando criptografados os dados só voltam ao normal
na camada 6 do receptor

Modelo OSI
Camada de Apresentação (6)
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Modelo OSI
Camada de Sessão (5)
• Estabelece, gerencia e termina sessões entre dois
hosts que se comunicam;
• Define como será feita a transmissão de dados;
• Coloca marcações nos dados que estão sendo
transmitidos ;
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transmitidos ;
• Se porventura a rede falhar, os computadores
reiniciam a transmissão dos dados a partir da
última marcação recebida pelo PC receptor ;

Modelo OSI
Camada de Sessão (5)
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Modelo OSI
Camada de Transporte (4)
• Responsável por transformar os dados vindos da camada
5 em pacotes;
• Cada pacote ficou estabelecido com o tamanho de 64 Kb
e contendo:
– Um cabeçalho (com tam. entre 20 e 24 Kb)
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– Informações sobre os dados. Ex: número da porta de destino e
saída
– Número sequencial do pacote
– CRC
– E os dados propriamente ditos
• É altamente confiável ;

Modelo OSI
Camada de Transporte (4)
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Modelo OSI
Camada de Rede (3)
• É responsável pelo endereçamento de
pacotes,convertendo endereços lógicos em
endereços físicos e vice-versa;
• Determina a rota que será percorrida pelos
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• Determina a rota que será percorrida pelos
pacotes, baseada em fatores como
condições de tráfego de rede e prioridade ;

Modelo OSI
Camada de Rede (3)
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Modelo OSI
Camada de Enlace (2)
• Transforma os pacotes da camada de rede
em quadros;
• Adiciona informações como: endereço da
placa de rede de origem e destino;
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placa de rede de origem e destino;
• Trata do endereçamento físico, da
topologia e do acesso à rede;

Modelo OSI
Camada de Enlace (2)
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Modelo OSI
Camada Física (1)
• Define as especificações elétricas, mecânicas,
funcionais e de procedimentos para ativar,
manter e desativar o link físico entre sistemas
finais ;
• Características como níveis de voltagem,
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• Características como níveis de voltagem,
temporização de alterações de voltagem, taxas
de dados físicos, distâncias máximas de
transmissão, conectores físicos e outros atributos
similares são definidos por ela também ;

Modelo OSI
Camada Física (1)
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Comparativo do
Modelo OSI
Com o serviço
de entrega de
encomendas
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Padrão TCP/IP
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Padrão TCP/IP
• TCP: Transmission Control Protocol – protocolo
de controle de transmissão
• IP: Internet Protocol – Protocolo de interconexão
• Surgiu durante a guerra entre os EUA e a extinta
União Soviética, após a expansão da ARPANET
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União Soviética, após a expansão da ARPANET
• Também é chamado de protocolo mas na
verdade é uma pilha de protocolos
• É o padrão mais usado atualmente
• Está diretamente relacionado à internet e vice-
versa

TCP/IP: camadas
• Possui quatro camadas, que comparadas
com o modelo OSI, ficam assim:
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TCP/IP: camada de Aplicação
• Aplicação: Inclui os protocolos de mais alto
nível como HTTP, SSH, Telnet, SMTP, DNS,
POP3, FTP, etc.
• Corresponde às três primeiras camadas do
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• Corresponde às três primeiras camadas do
modelo OSI

TCP/IP: Camada de transporte
• Pega os dados da camada de aplicação,
divide-os em pacotes que serão
transmitidos pela rede, adicionando
informações adicionais
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• Lida com QoS (Qualidade de Serviço),
controle de fluxo, controle de sequência e
correção de erros
• Principais protocolos: TCP e UDP

TCP/IP: Camada de internet
• Finalidade: endereçar, rotear e controlar o
envio e a recepção dos pacotes recebidos
da camada de transporte
• Protocolos principais: IP, ARP, RARP e
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• Protocolos principais: IP, ARP, RARP e
ICMP
• Não é orientada a conexão e se comunica
por meio de pacotes

TCP/IP: Camada de rede
• Converte as tensões elétricas recebidas
pela placa de rede em bits (0’s e 1’s),
agrupando-os em pacotes e encaminhando
à camada superior
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Padrões Ethernet
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Padrão Ethernet
• Padrão desenvolvido em 1973 no PARC,
laboratório de desenvolvimento da Xerox,
em Palo Alto, EUA
• “Ether” era o termo usado para descrever
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• “Ether” era o termo usado para descrever
o meio de transmissão dos sinais em um
sistema, no projeto inicial
• Primeira versão: 2.94 megabits, cabos
coaxiais, até 256 estações

Padrão Ethernet
• Evoluiu para 10 Mbps e gerou diversos padrões
Ethernet
• Definem em detalhes a forma como os dados são
organizados e transmitidos
• Permite que produtos de diversos fabricantes
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• Permite que produtos de diversos fabricantes
funcionem em conjunto
Apesar das redes Wi-Fi também serem Ethernet, o
termo Ethernet é mais usado para redes cabeadas,
enquanto redes sem fio são mais chamadas de
Wireless, Wi-Fi ou ainda “redes 802.11g ou “802.11n”

Controle de acesso aos meios
(MAC) nas redes Ethernet
• No padrão Ethernet, somente uma estação pode
transmitir seus bits por vez
• Para isso é feito um controle de concorrência do
meio de transmissão (MAC: Medium Access
Control) através do protocolo CSM/CD (Carrier
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Control) através do protocolo CSM/CD (Carrier
Sense Multiple Access with Colision Detection)
A disputa pelo meio de acesso representava um problema quando a
rede usava hubs, que não possuem inteligência no momento da
transmissão. Com o uso de switches o problema minimizou, visto
que os pacotes são entregues somente na porta para a qual são
endereçados.

O protocolo CSMA/CD
• CSMA consiste no acesso múltiplo ao meio onde
apenas uma estação pode enviar de cada vez
– Antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo
e só envia se nenhuma outra estiver transmitindo
• O CD (Colision Detection) consiste na detecção
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• O CD (Colision Detection) consiste na detecção
de colisões através do monitoramento das
transmissões no cabo por cada estação e do uso
de um algoritmo

Controle de acesso aos meios (MAC)
nas redes Ethernet com CSMA/CD
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Algoritmo CSMA/CD para
transmissão
1. Se ninguém está transmitindo, pode-se
transmitir imediatamente;
2. Se alguém está transmitindo, continue a
examinar os meios até que estejam ociosos e
então comece a transmitir imediatamente
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então comece a transmitir imediatamente
3. Se uma colisão é detectada durante uma
transmissão, transmita sinal de alerta para
todas as estações pararam a transmissão
4. Após o alerta, aguardar um intervalo de tempo
aleatório dentro de um certo limite

IEEE (Institute of Electrical and
Electronic Engineers
• Organização sem fins lucrativos
responsável por vários padrões
relacionadosà comunicações, eletricidade
computação e tecnologia
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• Gerencia e desenvolve os padrões Ethernet
• O grupo IEEE 802 LAN/MAN Standards
Comittee trata dos padrões de rede

Subgrupos IEEE 802 LAN/MAN
Standards
• 802.3: padrões de redes Ethernet a cabo
• 802.11: grupo para redes wireless
– 802.11b, 802.11ª. 802.11g, 802.11i, 802.11n
• 802.15.1: padrões referentes ao
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• 802.15.1: padrões referentes ao
Bluetooth
• 802.16: redes wireless de longa distância.
Exemplos: WiMAX, LTE, 3G

802.3 (padrões de 10 megabits)
Padrão Cabo Topologia
física
Dist.
Máx.
Máx.nós
10BASE-2 Coaxial RG58 Barramento 185m 30
10BASE-5 Coaxial RG8/11 Barramento 500m 100
10BASE-T UTP Cat.3 Estrela 100m
10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m
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10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m
O padrão 10BASE-T foi o primeiro a usar cabos de par
trançado (o “T” vem de Twisted-pair), mas ainda de
categoria 3
O padrão 10BASE-F foi pouco popular devido ao alto
custo de cabeamento

802.3u (padrões de 100 megabits)
(1995)
física
Dist.
máx.
Freq.
100BASE-TX UTP Cat.5 Estrela 100m 31.25MHz
100BASE-T4 UTP Cat.3 Estrela 500m 12.5MHz
100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m
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O padrão 100BASE-TX é o padrão que se destaca no
grupo 802.3u, e é usado em mais de 80% das
instalações atuais, dando suporte ao modo full-duplex
com switch e usando apenas 2 pares de fios dos
cabos UTP
100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m

802.3z (Gigabit Ethernet) (1998)
física
Dist.
máx.
Freq.
1000BASE-LX Fibra ótica Estrela 550m-2Km
1000BASE-SX Fibra ótica Estrela 220-500m 160-200MHz
1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m
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1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m
1000BASE-T UTP Cat.5 Estrela 100m
O 1000BASET é o mais populardo grupo 802.3z:
usa 4 pares de cabos e um sistema de sinalização mais
complexo (PAM5)
É mais exigente em relação à qualidade do cabeamento: mais
sensível à interferências, ao uso de cabos com mais de 100m
Requer placas de rede com barramento PCI-Express

10GbE (10 Gigabit Ethernet)
(1998)
física
Dist.
máx.
Obs.
10GBASE-LR Fibra ótica Estrela 10Km Lasers 1310nm
10GBASE-ER Fibra ótica Estrela 40Km Lasers 1550nm
Para LONGA DISTÂNCIA, com fibra óptica MONOMODO:
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10GBASE-ZR Fibra ótica Estrela 80Km
física
Dist.
máx.
Obs.
10GBASE-SR Fibra ótica Estrela 300m Short-wave laser
10GBASE-LRM Fibra ótica Estrela 220m
Para CURTA DISTÂNCIA, com fibra óptica MULTIMODO:

10GbE (10 Gigabit Ethernet)
(1998) (cont.)
física
Dist.
máx.
Freq.
10GBASE-CX4 Twinax:4 par Estrela 15m
10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55m 400MHz
Para CURTA DISTÂNCIA, com cabos de cobre:
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10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55m
UTP Cat.6A Estrela 100m 500MHz
A enorme base já instalada de pontos com cabos 5 ou
5e representa uma grande barreira à popularização
das redes de 10Gb
Muitos ainda estão migrando dos 100 para 1000 Mb
A adoção em massa das redes 10Gb ainda deve
demorar uma década

FIM
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FIM

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