Introdução
Tecnologias de LAN e topologias de rede
1
Introdução
2
A maioria das redes de computadores são locais.
E são projetadas para compartilhar um meio comum de comunicação de dados.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Introdução
3
Comunicação direta: ponto a ponto: –
Também conhecido como rede de malha (mesh network).
–
Tem três propriedades interessantes: Pode usar hardware diferentes para cada transmissão; Tem acesso exclusivo sobre o canal; Apresentam um modo seguro para transf. de dados.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Rede ponto a ponto ď Ź
4
ConexĂľes independentes ponto a ponto:
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Rede ponto a ponto
Desvantagem: –
5
O número de conexões ou pares de fios, cresce exponencialmente: Conexões diretas necessárias = (N2-N)/2, onde N é o n. De computadores.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Padrões
6
No final dos anos 60 e início dos anos 70, foram inventadas as chamadas rede locais para substituir as caras redes ponto a ponto.
Essa tecnologia permitia que diversos computadores compartilhassem um meio de comunicação para conexões locais.
Se tornou uma tecnologia popular: baixo custo.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Padronização
A tecnologia das LANs só foi possível se desenvolver graças aos princípios de referência apresentada abaixo: –
–
7
O princípio da localidade temporal de referência - diz que um computador tenderá a se comunicar com o mesmo conjunto de computadores; O princípio da localidade física de referência - diz que os computadores próximos tendem a se comunicar mais uns com os outros.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Topologias de LAN
As LANs utilizam diferentes tecnologias e elas são classificadas em termos de topologias.
Existem três grandes categorias ou topologias utilizadas na tecnologia LAN:
8
Estrela; Anel; Barramento.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Topologias de uma LAN ď Ź
Topologia de estrela. –
9
Todos os computadores se prendem a um computador central.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Topologias de uma LAN
Topologia em anel – –
10
São projetados para formar um loop fechado; Um cabo conecta a um computador ao outro, depois outro cabo conecta o último computador ao computador seguinte.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Topologias de uma LAN
11
Consiste em um único cabo longo ao qual os computadores se acoplam. Qualquer computador pode se comunicar com qualquer outro computador. É necessário uma coordenação.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Topologias de uma LAN
Cada topologia tem vantagens e desvantagens:
12
As topologias em anel têm a facilidade para coordenarem o acesso, porém um cabo cortado derrubaria toda a rede; Uma topologia baseada em estrela não tem a fragilidade de um cabo cortado; A topologia em barramento têm a mesma desvantagem de uma rede em anel, porém exige menos fios que uma estrela.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo de rede de Barramento
13
O padrão Ethernet foi inventado pela corporação Xerox no início dos anos 70. Com apoio da Digital Equipament e da Intel, formaram um padrão chamado DIX Ethernet.
A IEEE controla os padrões Ethernet.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Padrões Ethernet
Versões atuais operam em três diferentes larguras de banda: – – –
14
10mbit/s (padrão original); 100mbit/s (Fast Ethernet); 1gbits/s (Gigabit Ethernet).
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo de rede de Barramento
Funcionamento: –
–
15
O acesso é compartilhado, mas apenas um computador pode transmitir em um dado instante no meio, enquanto que os demais computadores deverão a vez para ter acesso; Nesta topologia, múltiplos computadores podem estar conectados ao barramento.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
O uso da técnica CSMA
Detecção de portadora em redes de acesso múltiplo. O CSMA - Carry Sense on Multi-Access Networks - é o mecanismo usado para coordenar a transmissão numa rede Ethernet. O padrão Ethernet não tem uma central capaz de coordenar os acessos de cada computador no meio. Ao invés disso, cada computador participa de um esquema chamado CSMA para ter o acesso no meio. A idéia é simples. Antes de falar, cada computador verifica se já existe algum sinal no cabo (meio), se houver, significa que o meio está em uso e portanto ele deve aguardar.
16
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
CSMA/CD
17
A técnica CSMA apenas detecta se o meio já está em uso, e evita que se interrompa uma comunicação em andamento por outro computador.
O que ocorre se dois computadores decidem transmitir no mesmo instante?
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
CSMA/CD
18
O padrão Ethernet especifica também uma técnica para detectar colisões - (collision detection - CD). Colisões são na verdade interferências que ocorrem quando dois computadores estão transmitindo ao mesmo tempo. A técnica CSMA/CD também permite recuperar a transmissão de dados.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
CSMA/CD
19
Na ocorrência de uma interferência, cada computador aguarda até que o meio fique silencioso para iniciar novamente a transmissão. Cada computador espera um intervalo de tempo aleatório entre 0 e D para iniciar. Se as colisões continuarem, o intervalo de tempo aumentará na proporção exponencial binário. Ex: 2D,4D,8D... Está técnica de atraso é também chamada de Backoff.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
LANs sem fio
As LANs (Ethernet) sem fios utilizam uma técnica variante chamada CSMA/CA. Operam em 900mhz com taxa de transmissão de 2mbs. O funcionamento é diferente porque: – –
20
Um computador não pode presumir que uma ausência de sinal signifique que o canal está livre; O sinal é de baixa potência e pode sofrer bloqueio de sinal.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Colisão em redes sem fio
21
Computador 1 pode enviar um pacote para o computador 2, mas o computador 3 não pode ouvir e portanto poderia tentar enviar algo para o computador 2 também.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
CSMA/CA
As LANs sem fio utilizam um esquema diferentes chamado CSMA/CA - Carry Senser Multiple Access with Collision Avoidance. –
–
22
Consiste em transmitir um pequeno pacote de controle ao receptor. Sua confirmação assegura que o transmissor poderá transmitir para o outro computador; Mesmo que dois computadores comecem a transmitir, cada um, um pacote de controle simultaneamente, o CSMA/CA permitirá que o receptor detecte os sinais como uma interferência ou colisão, nesse caso, ambos os transmissores ficarão sem resposta e aguardarão um tempo aleatório antes de tentar iniciar novamente suas transmissões.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo rede em anel
O modelo IBM Token Ring: – – –
23
Cada computador tem um cabo que interliga ao outro computador. As conexões formam um circulo fechado; Tem um esquema especial de coordenação chamado token para dar acesso ao meio; Somente um computador por vez te acesso ao meio, mas de forma justa.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo rede em anel
24
O token é um padrão diferentes de bits que o hardware gera automaticamente e passa de computador para outro computador de forma única;
Um computador só tem direito de transmitir dados quando tiver o token;
Os erros podem ser verificados pela comparação dos bits recebidos e transmitidos no anel.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo de redes em anel
Anel FDDI. – –
25
Utiliza dois cabos de fibra de vidros; Tem redundâncias as falhas.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo de redes em estrela
26
Inventadas pelas companias telefonicas, as redes ATMs permitem altas taxas de transmissão de dados. O elemento principal desta tecnologia é o switch ATM que permite interconectar diversos computadores.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF
Exemplo de redes em estrela
27
Uma conexão com um computador consistem em um par de fios de fibra de vidro. Atingem velocidades de pelo menos 155 Mbps.
Professor: Arlindo Tadayuki Noji
Instituto de Ensino Superior Fucapi - CESF