Protocolo De Rede Nivel Inferior

Instituto de Emprego e Formação Profissional Curso de Nível 3 – Técnico de Informática Tecnologias da Informação 3 º Quadrimestre Matéria: Protocolos de Comunicação Os protocolos de comunicação são a linguagem que permite que os diversos elementos de um sistema domótico (sensores e actuadores) comuniquem entre si e que se entendam. Os principais padrões de redes baseados em protocolos de nível inferior são: Redes do tipo Ethernet O padrão Ethernet é, definido fundamentalmente ao nível da camada de Ligação de Dados (Data-Link Layer - DLL) e a sua implementação começa por ser feita nas próprias placas de rede. O protocolo Ethernet é propriedade de um consórcio formado pela DEC Intel e Xerox. Existe um protocolo aberto (desenvolvido no âmbito do modelo OSI) muito semelhante ao Ethernet, com o qual por vezes é confundido o padrão IEEE802.3. As redes Ethernet conheceram grande difusão em topologias de barramento com cabos coaxiais. Entretanto, com a difusão da tecnologia dos hubs, tornaram-se mais comuns em topologias de estrela, com cabos UTP. As taxas de transmissão das redes Ethernet situam-se, à partida, na casa dos 10 Mbits/seg.; porém, à medida que aumenta o tráfego na rede, essa taxa baixa drasticamente. Funcionamento das redes Ethernet As redes Ethernet qualquer que seja a sua topologia física (barramento ou estrela), têm uma topologia lógica do tipo bus, ou seja, as transmissões de cada computador são feitas por difusão (broadcast), através de um cabo comum - meio físico compartilhado. 0 acesso ao meio físico, por parte dos computadores, é feito por um método baseado em contenção, conhecido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Colision Detection) – Ocorrência de uma colisão e retransmissão após contenção. Os interfaces (placas) que ligam os computadores ao cabo da rede estão sempre a receber a informação que circula pelo canal comum (o bus). Tecnologias de Informação (2 º ano) – Curso Técnico de Informática, nível III 2007-08

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Num dado instante em que esta em curso uma transmissão, todos os outros computadores da rede são obrigados a ficar em estado de contenção, isto é, sem poderem transmitir. Apesar de as mensagens transmitidas serem detectadas por todos os interfaces dos computadores ligados à rede, apenas aqueles a quem essas mensagens se destinam se encarregarão de as receber e interpretar. Se um computador pretende iniciar uma transmissão, terá de esperar por um momento em que o canal (bus) esteja livre. Pode acontecer que dois ou mais computadores iniciem uma transmissão num mesmo lapso de tempo, sem que nenhum deles tenha detectado que o canal já estava a ser ocupado com uma transmissão. Neste caso, ocorrerá uma colisão. Uma vez que o canal é partilhado por todos os nos da rede e em baseband, isto é, ocupando toda a largura de banda disponível, quando dois computadores iniciam transmissões sem se terem detectado um ao outro, os sinais colidem no meio físico de transmissão e nenhuma das transmissões terá sucesso. Quando ocorre uma colisão, os interfaces dos computadores que tinham tentado iniciar a sua transmissão, detectam o ruído e ficam em contenção por um pequeno período de tempo (gerado aleatoriamente pelo interface de rede); em seguida, voltam a tentar, afim que a transmissão seja bem sucedida. Este é, em suma, o método CSMA/CD (Carier Sense Multiple Access / Colision Detection): os computadores acedem ao meio físico estando atentos à onda portadora (carrier); a ocorrência de mais do que um acesso ao mesmo tempo dá origem a colisões; as colisões terão de ser detectadas e resolvidas, por forma a viabilizar as transmissões. O modo de funcionamento das redes Ethernet, como acabámos de ver, coloca um problema potencial que é precisamente o das colisões. Em redes de pequenas dimensões ou em que o tráfego de mensagens não seja muito intenso, o método de resolução dessas colisões é perfeitamente satisfatório (e uma prova disso é o sucesso que este padrão conheceu). Todavia, em redes de maiores dimensões, com grande intensidade de tráfego ou com exigências de taxas de transmissão elevadas, o padrão Ethernet poderá não satisfazer inteiramente. Recentemente foi criada uma nova versão muito mais rápida do Ethernet, chamada Fast Ethernet, que consegue taxas de transmissão na ordem dos 100 Mbits/s. Isto é, conseguido graças à utilização de hubs evoluídos e um novo método de acesso ao meio de transmissão chamado Denand Priority Access Method - um hub central controla o acesso à rede, conferindo prioridades a certas mensagens relativamente a outras, em conformidade com critérios lógicos.

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Redes do Tipo Token-Ring O padrão Token-Ring, tal como o Ethernet, também define um padrão de redes locais; é igualmente definido ao nível da camada de Ligação de Dados e implementado nas placas de rede. As redes TokenRing dispõem-se, normalmente, em topologias de anel ou anel com configuração de estrela, usando cabos de pares entrançados. O protocolo Token-Ring é propriedade da IBM. Existe um protocolo aberto (segundo o modelo OSI) correspondente ao Token-Ring, que é o protocolo IEEE 802.5. Funcionamento das Redes Token-Ring As redes Token-Ring, tal como a sua designação sugere, têm topologias lógicas (funcionamento) em anel (Ring). A maioria das redes Token-Ring baseia-se na utilização de dispositivos de centralização de ligações, do tipo dos hubs (MANs Multistation Access Units) - o que lhes confere topologias físicas em estrela. Porém, no interior dos dispositivo centralizador e nas placas de rede, as especificações são no sentido de um funcionamento ponto a ponto sequencial, formando um anel lógico. Neste padrão de redes, o método de acesso ao meio físico de transmissão é conhecido como Tokenpassing (passagem do testemunho). 0 que controla o acesso ao canal ou meio físico de transmissão é um sinal especial chamado Token (daí a designação de Token-Ring). Este sinal circula continuamente no anel da rede, passando de computador em computador. Quando um computador Tecnologias de Informação (2 º ano) – Curso Técnico de Informática, nível III 2007-08

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pretende iniciar uma transmissão tem obrigatoriamente de captar o Token e, só então, pode começar a enviar os dados para o anel da rede. Enquanto um computador estiver a enviar dados, está na posse do Token e mais nenhum computador pode transmitir - portanto, nunca podem ocorrer colisões. As transmissões são efectuadas em modo ponto a ponto sequencial: os dados transmitidos viajam para o nó seguinte do anel da rede até alcançarem o nó para que foram endereçados. Existem redes Token-Ring com duas taxas de transmissão distintas: 4 Mbits/s e 16 Mbits/s (o que é determinado pelas placas de rede e respectivo software). Comparativamente com o Ethernet, o padrão Token-Ring pode revelar um melhor desempenho em certos ambientes de rede com maior intensidade de tráfego de mensagens, uma vez que, como vimos, o problema das colisões típico das redes Ethernet não existe nas Token-Ring. Se isto é verdade para o padrão Ethernet normal, já o não é para o Fast Ethernet, cujo desempenho está muito para além das redes Token-Ring.

Funcionamento das redes Token-Ring

Redes do Tipo FDDI Tecnologias de Informação (2 º ano) – Curso Técnico de Informática, nível III 2007-08

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O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface), tal como os anteriores, abrange os níveis físico e de ligação de dados (as duas primeiras camadas OSI). Enquanto os padrões Ethernet e Token-Ring têm aplicação exclusivamente em redes locais (LANs), o padrão FDDI permite o desenvolvimento de redes com um âmbito maior, nomeadamente redes do tipo MAN (Metropolitam Area Network), bem como pode servir de base à interligação de redes locais, como nas redes de campus. As redes FDDI seguem uma tecnologia de transmissão parecida com as redes Token-Ring, mas utilizando, normalmente, cabos de fibra óptica, o que lhes confere capacidades de transmissão bastante elevadas (na ordem dos 100 Mbits/segundo e superiores) e a possibilidade de se estenderem até distâncias da ordem dos 100 Km. Estas características, tomam o padrão FDDI bastante adequado para a interligação de redes através de um backbone - neste caso, o backbone das redes é precisamente o cabo de fibra óptica, com configuração em anel FDDI, ao qual se ligam as sub-redes. O protocolo FDDI é um padrão desenvolvido pelo ANSI (American National Standard Institute). Configuração das redes FDDI

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Redes do tipo X.25 O protocolo de redes conhecido por X.25 situa-se ao nível da terceira camada OSI (camada de rede). Conjuntamente com outros protocolos que lhe estão associados (relativos às duas camadas mais inferiores), o protocolo X25 permite constituir redes alargadas (WANs). As redes X.25 funcionam com base numa tecnologia conhecida por tecnologia de comutação de pacotes, razão pela qual estas redes também são conhecidas como redes de comutação de pacotes (Packet Switched Data Network - PSDN). As mensagens que cada nó da rede transmite são segmentadas em pacotes (packets) com um formato próprio e assim enviadas para o seu destinatário. Os pacotes viajam numa rede X25 através de circuitos virtuais e não em circuitos fixos; isto significa que os percursos que as mensagens seguem são definidos em cada momento, em conformidade com a disponibilidade das linhas e o tráfego existente. Assim, pode acontecer que os vários pacotes de uma mesma comunicação cheguem ao seu destino numa ordem diferente daquela com que foram enviados. Nestes casos, caberá aos dispositivos receptores remontarem os pacotes na sua ordem correcta. As decisões quanto ao encaminhamento dos pacotes são tomadas ao nível da camada de rede (network layer), por routers ou dispositivos equivalentes, onde actua o protocolo X.25. As ligações à rede X25 é feita por interfaces próprios, com normas próprias em conformidade com as especificações X.25. As redes X.25 conheceram uma fase de grande difusão; no entanto, devido a uma velocidade de transmissão relativamente baixa (da ordem dos 64 Kbits/seg.), caíram em desuso face a outros padrões mais recentes. Os protocolos da família X.25 foram desenvolvidos no âmbito do CCITT(Consultative Commitee for International Telegraph and Telephone), também conhecido pela designação ITU (International Telecomunication Union). Redes do Tipo ISDN (RDIS) ISDN (Integrated Services Digital Network) é traduzido em português por RDIS (Rede Digital com Integração de Serviços). As redes ISDN constituem um novo padrão de redes de telecomunicações, em substituição das redes telefónicas tradicionais. Trata-se também de um padrão a um nível muito próximo da transmissão física. Como tal, pode servir de infra-estrutura a outros protocolos ou padrões de redes. Estas redes podem funcionar com cabos eléctricos ou de fibra óptica. As conexões dentro destas redes são feitas ponto a ponto – o que Tecnologias de Informação (2 º ano) – Curso Técnico de Informática, nível III 2007-08

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pode ser efectuado por comutação de circuitos ou por comuta de pacotes. Um interface de ligação uma linha ISDN (ou RDIS) é designado genericamente por NT(Network Termination) e inclui placas de interface para computadores (bem como telefones próprios). As linhas ISDN permitem ligar um computador a outro computador (que esteja também ligado à RDIS) ou a redes de computadores (LANs ou WANs). 0 chamado Acesso Básico (acesso mínimo) proporciona dois canais, que podem ser usados para uma só comunicação ou duas em simultâneo, por exemplo, telefone e computadores. Como cada canal tem uma capacidade de transmissão de 64 Kbits/s, a taxa máxima com um acesso básico pode ir, teoricamente, aos 128 Kbits/s. Um acesso mais potente - Acesso Primário - proporciona até 30 canais em simultâneo; neste caso, a capacidade de transmissão total é de 2 Mbits/s. A maior parte das companhias telefónicas já começou a instalar, pelo menos parcialmente, este tipo de redes, podendo assim proporcionar, não apenas às organizações como também à casa de qualquer cidadão, o acesso a diversos serviços de comunicações, para além das comunicações telefónicas (estas agora sob o formato digital e com novas funções), como, por exemplo: a comunicação de dados entre computadores (em substituição das comunicações via modem); o acesso a redes alargadas, como a Internet; etc. Os serviços integrados a que a designação faz referência podem ser muito diversificados, desde voz a serviços de vídeo, passando pelas comunicações de dados entre computadores. Por conseguinte, estamos perante um tipo de rede (tal como A TM e outras redes de serviços diversificados) que não se limita a interligar computadores mas que integra também outros meios de comunicação. Com a evolução da ISDN normal para B-ISDN (Broadband ISDN) ou RDIS-BL (RDIS de banda larga), os serviços podem passar a incluir também a transmissão de vídeo em tempo real, como televisão, videofone, videoconferência, etc. Uma linha B-ISDN pode permitir atingir taxas de transmissão da ordem dos Gigabits por segundo proporcionar múltiplos acasos simultâneos.

Representação dos diferentes tipos de acesso a uma rede ISDN (RDIS);

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Meios típicos de acesso a uma rede ISDN (RDIS)

Redes do Tipo ATM

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A ATM (Asynchronous Transfer Mode) é também um padrão de rede de baixo nível, ou seja, definido ao nível das camadas mais próximas do meio físico de transmissão. 0 padrão A ATM baseia-se numa tecnologia de desenvolvimento recente e define uma estrutura de camadas próprias, diferente do modelo OSI. Trata-se de uma tecnologia de transmissão baseada em células. As células são semelhantes aos pacotes, mas com um tamanho reduzido e fixo - enquanto os pacotes X.25 ou Frame-Relay têm um tamanho que varia em função da quantidade de dados transmitida, as células AM têm sempre o mesmo tamanha. 0 padrão A ATM é aplicável a redes de qualquer dimensão (LANs, MANs, WANs). Estas redes são montadas geralmente em fibras ópticas, portanto, com elevadas larguras de banda (bandwidth) e altas taxas de transmissão - por exemplo, entre 155 e 622 Mbits/s (nas implementações actuais). Com estas taxas de transmissão, as redes ATM possibilitam a transmissão, em simultâneo, de uma gama diversificada de serviços matemáticos, incluindo dados, voz, vídeo (podendo ser em tempo real). Nota: não confundir A ATM como tecnologia de redes, com as máquinas A ATM (Automatic Teller Machine) que operam com cartões bancários (como o Multibanco); neste último caso, trata--se de máquinas ligadas, normalmente através de modems e das redes telefónicas públicas, a computadores centrais que operam bases de dados. É bem possível que algumas destas máquinas venham a operar com base em redes ATM em vez das redes telefónicas tradicionais.

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