Aula 07 Infraestrutura e Sistemas Computacionais - Nivel de Enlace CRC Redes Cabeadas e Sem Fio

Infraestrutura e Sistemas Computacionais Cristina Moreira Nunes Aula 07 Relembrando o conteúdo do vídeo anterior Nível de Enlace Serviço à camada de rede Controle de fluxo Dividida em cinco partes Continuação das funções do Nível de Enlace Apresentação dos principais conceitos relacionados à padrões de redes locais com e sem fio Compreensão do funcionamento dos equipamentos de interconexão de computadores Aula 07 O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão Parte 1 Nível de Enlace Controle de erros Paridade Checksum Aula 7 Parte 2 Nível de Enlace CRC Exercícios das técnicas de controle de erro Aula 7 Parte 3 Redes Cabeadas Modelo das Redes Locais Protocolos da Família Ethernet Histórico Características Controle de acesso ao meio Aula 7 Parte 4 Redes sem fio Padrões das redes sem fio Funcionamento Controle de acesso ao meio Aula 7 Parte 5 Equipamentos de Interconexão Repetidor Hub Switch Roteador Aula 7 O que você vai precisar para acompanhar essa aula Capítulos de livros de rede de computadores ou materiais que explicam técnicas de controle de erro protocolo Ethernet WiFi e equipamentos de interconexão Ethernet Alliance httpsethernetallianceorg WiFi Alliance httpswwwwifiorg O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão Nível de Enlace Nível 3 Nível 3 Nível 2 Nível 2 Nível 1 Nível 1 Meio físico Protocolo nível 2 Protocolo nível 1 Nível de Enlace Funções fornecer um serviço à camada de rede determinar como os bits da camada física são agrupados em quadros enquadramento controlar fluxo de quadros controlar o acesso ao meio físico controlar os erros de transmissão Controle de Erros O nível de enlace utiliza os serviços fornecidos pelo nível físico O nível de enlace deve detectar e as vezes corrigir erros O fluxo de bits é dividido em quadros e um controle de erro é calculado para cada quadro Quando um quadro chega ao destino o controle de erro é recalculado Formato típico de quadros Cabeçalho Dados Cauda Controle de erros Controle de Erros Detecção de Erros Correção de Erros Tipos de erros Erros isolados 1 bit Erros em rajada mais comuns vários bits 1 bit errado Erros em rajada Forouzan Controle de Erros Sender Encoder Message Generator Message and redundancy Unreliable transmission Receiver Decoder Message Correct or discard Checker Received information Forouzan Controle de Erros Como é impossível eliminar todos os erros que ocorrem em uma transmissão deve haver a possibilidade de recuperar a informação perdida Primeiro devese detectálo Os métodos de detecção de erros são baseados na inserção de bits extra na informação transmitida Detecção de Erros Métodos de detecção Verificação de Paridade Paridade simples Paridade Combinada Checksum CRC Verificação de Paridade Mecanismo de detecção de erros que possui o menor custo associado Dois tipos Paridade simples ou de caracter Paridade combinada Paridade Simples Consiste em adicionar um bit ao final dos dados para indicar a paridade Paridade par o número de bits 1 deve ser par Paridade ímpar o número de bits 1 deve ser ímpar MEIO Cálculo do bit de paridade 11000011 Recebe os bits Conta 1s Par 1100001 1100001 Paridade Simples Exemplo Transmissão Recepção 1100000 2 bits 1 11000000 11000000 OK 1010100 3 bits 1 10101001 10101001 OK 1100000 2 bits 1 11000001 11000001 OK 1010100 3 bits 1 10101000 10101000 OK par ímpar Paridade Simples Problema Caso um número par de bits tenha sido invertido o receptor não será capaz de perceber o erro pois a paridade ainda estará correta O que acontece quando 2 bits mudarem ou erros em rajada que mantiveram a mesma paridade Transmissão Recepção 1100000 2 bits 1 11000000 10100000 OK 1010100 3 bits 1 10101001 10000111 OK 1100000 2 bits 1 11000001 11001101 OK 1010100 3 bits 1 10101000 11111110 OK par ímpar Paridade Combinada Agrupase os bits em blocos e os organiza em forma de uma tabela Para cada linha da tabela definese o bit de paridade Para cada coluna o mesmo processo é realizado gerando informações para mais uma sequência de dados Paridade Combinada Dados originais 1100111 1011101 0111001 0101001 Sequencias geradas 11001111 10111011 01110010 01010011 01010101 Paridade Combinada Problema Se 2 bits mudarem na mesma posição Recebido Enviado Detecção de Erros Métodos de detecção Verificação de Paridade Paridade Simples Paridade Combinada Checksum CRC Soma de Verificação Checksum Também adiciona informação de redundância ao quadro Transmissor Subdivide o bloco em segmentos iguais de nbits ex 16 bits Checksum16 Segmentos são somados resultado da soma n bits Na soma é feito o complemento de 1 e acrescentada no final do bloco de dados original formando os bits de redundância campo de checksum Receptor Subdivide o bloco em segmentos iguais soma os segmentos e complementa o resultado O resultado deve dar igual a 0 Soma de Verificação Checksum Exemplo Transmissão Suponha o envio dos dados 10101001 e 00111001 usando a técnica de checksum de 8 bits 1 1 1 1 10101001 00111001 11100010 soma Checksum 00011101 complemento de 1 inverte todos os bits Sequência enviada 10101001 00111001 00011101 checksum técnica de representação de números positivos e negativos Soma em binário 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 e vai 1 Para Saber Mais Aritmética Binária e técnicas de representação de números inteiros com sinal FOROUZAN B MOSHARRAF F Fundamentos da ciência da computação MONTEIRO M Introdução a Organização de Computadores Soma de Verificação Checksum Exemplo Recepção livre de erros Exemplo 10101001 00111001 00011101 checksum de 8 bits 1 1 1 1 10101001 00111001 00011101 checksum 11111111 soma 00000000 complemento de 1 Resultado 00000000 transmissão OK Soma de Verificação Checksum Exemplo Recepção com erros Exemplo 10101111 11111001 00011101 checksum de 8 bits 1 1 11 11 11 1 1 1 10101111 11111001 00011101 checksum 11000101 1 carry 11000110 soma 00111001 complemento de 1 Resultado 00111001 transmissão com erros Soma de Verificação Checksum Detecta todos os erros envolvendo uma quantidade ímpar de bits Detecta maioria dos erros envolvendo uma quantidade par Problema Se um ou mais bits de uma sequência forem corrompidos e os correspondentes na mesma posição do outro segmento também a soma da coluna não detectará o problema Resumo do que vimos até agora Nível de Enlace Controle de erros Paridade Checksum Relembrando o conteúdo do vídeo anterior Nível de Enlace Controle de erros Paridade Checksum O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão Detecção de Erros Métodos de detecção Verificação de Paridade Paridade Simples Paridade Combinada Checksum CRC Verificação de Redundância Cíclica CRC CRC Cyclic Redundancy Check Técnica melhor que as anteriores Consiste em adicionar um código de redundância no final dos dados Baseiase em tratar os bits de uma mensagem como coeficientes binários de um polinômio variável X qualquer Um quadro de k bits é representado por um polinômio em X de ordem k1 Exemplo x9x7x3x2x0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 mensagem 1 1 0 1 0 1 polinômio gerador x5x4x2x0 CRC Transmissor O polinômio de ordem k 1 é dividido em aritmética módulo 2 por um polinômio gerador de ordem n tendo como resultado um quociente e um resto de ordem n 1 Gera em sua saída os k bits originais seguidos dos n bits correspondentes ao polinômio obtido como resultado da divisão Receptor Divide o bloco de dados pelo mesmo número binário Divisão exata bloco recebido com sucesso Divisão com resto bloco corrompido Geração do CRC Cálculo Definir o divisor predeterminado n1 bits Acrescentar ao final da sequência n bits em zero Dividir esse valor pelo divisor predeterminado O resto da divisão será o CRC n bits Substituir os 0s pelo CRC calculado resto Operação de OU exclusivo ou Xor 0 XOR 0 0 0 XOR 1 1 1 XOR 0 1 1 XOR 1 0 Para Saber Mais Operações lógicas AND OR NOT XOR FOROUZAN B MOSHARRAF F Fundamentos da ciência da computação MONTEIRO M Introdução a Organização de Computadores CRC O divisor é comumente representado na forma de um polinômio Deve respeitar as seguintes propriedades Não deve ser divisível por x Deve ser divisível por x1 Exemplo x8 x2 x1 1 CRC8 CRC Transformação do polinômio gerador em binário CRC Polinômios Padronizados Exemplo de uso Protocolos de enlace ex Ethernet CRC32 Case Exemplo de transmissão 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 mensagem 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 polinômio 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 resto 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 mensagem que será enviada 0 1 1 1 0 CRC Case Exemplo de recepção sem erros 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 mensagem recebida 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 polinômio 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 resto A mensagem recebida está correta Case 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 mensagem recebida 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 polinômio 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 resto A mensagem recebida está com ERRO Exemplo de recepção com erros CRC Detecta todas as rajadas de erros que afetarem uma quantidade ímpar de bits Detecta todas as rajadas de erros cujos comprimentos forem menores que ou iguais ao grau do polinômio gerador Detecta com uma probabilidade muito alta rajadas de erros cujos comprimentos forem maiores que o grau do polinômio gerador Dinâmica Vamos fazer alguns exercícios 1 Em uma rede que utiliza a técnica de paridade como as seguintes sequências de dados serão enviadas Considere paridade par a 1100000 b 1111111 2 Em uma rede que utiliza a técnica paridade como as seguintes sequências de dados serão enviadas Considere paridade ímpar a 1100000 b 1111111 Dinâmica 1 Em uma rede que utiliza a técnica de paridade como as seguintes sequências de dados serão enviadas Considere paridade par a 11000000 b 11111111 2 Em uma rede que utiliza a técnica paridade como as seguintes sequências de dados serão enviadas Considere paridade ímpar a 11000001 b 11111110 Dinâmica 3 Considere uma rede que utiliza a técnica de verificação de paridade combinada Está técnica utiliza um bloco de 4 linhas com 7 bits por linha e acrescenta bits de paridade a cada linha e a cada coluna A sequência de dados a seguir foi recebida por um receptor Verifique se a sequência chegou com erros ou não Considere paridade par a 11001111 10111011 01111010 01010011 01010101 Dinâmica 3 Considere uma rede que utiliza a técnica de verificação de paridade combinada Está técnica utiliza um bloco de 4 linhas com 7 bits por linha e acrescenta bits de paridade a cada linha e a cada coluna A sequência de dados a seguir foi recebida por um receptor Verifique se a sequência chegou com erros ou não Considere paridade par a 11001111 10111011 01111010 01010011 01010101 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Correção correto correto errado correto correto correto correto correto correto errado errado errado correto A mensagem recebida está com ERRO Dinâmica 4 Um fluxo de bits 10111001 00111001 será transmitido com a utilização da técnica de checksum utilizando 8 bits Mostre a sequência de bits do checksum calculado Dinâmica 4 Um fluxo de bits 10111001 00111001 será transmitido com a utilização da técnica de checksum utilizando 8 bits Mostre a sequência de bits do checksum calculado 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 Soma Complemento de 1 Checksum 00001101 Dinâmica 5 Dada a sequência de bits 100101010 indique qual será o valor do CRC usando o seguinte polinômio gerador x5x3x1 Dinâmica 5 Dada a sequência de bits 100101010 indique qual será o valor do CRC usando o seguinte polinômio gerador x5x3x1 Correção 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 mensagem 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 polinômio 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 resto 1 0 1 0 1 1 5 4 3 2 1 0 CRC 10100 Resumo do que vimos até agora Controle de erros CRC Exercícios das técnicas de controle de erro Relembrando o conteúdo do vídeo anterior Controle de erros CRC Exercícios das técnicas de controle de erro O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão O Nível de Enlace nas Redes Locais As redes locais são padronizadas pelo IEEE Institute of Eletrical and Electronics Engineers com o nome de IEEE 802 IEEE 8022 Logical Link Control IEEE 8023 Ethernet IEEE 8024 Token Bus IEEE 8025 Token Ring IEEE 80211 Wireless MAC PHY O Nível de Enlace nas Redes Locais Histórico da Ethernet IEEE 8023 A base para a tecnologia Ethernet foi estabelecida em 1970 com o programa chamado Alohanet Rede de rádio digital projetada para transmitir informações por uma frequência de rádio compartilhada entre as ilhas do Havaí Exigia que seguisse um protocolo no qual uma transmissão não reconhecida precisasse de retransmissão após um curto período de espera Ethernet surgiu no mesmo momento que o ALOHA Ao término do seu PhD Robert Metcalfe passou no verão no Havaí com Abramson ALOHA antes de ingressar na Xerox PARC Palo Alto Research Center Xerox já tinha criado o que mais tarde foi chamado de Personal Computer PC Porém eram máquinas isoladas Histórica da Ethernet Alohanet Ilhas Havaianas As técnicas de detecção de colisão e meio físico compartilhado da Ethernet foram adaptadas da rede de rádio Alohanet Ethernet Remota Topologia de barramento compartilhado O Nível de Enlace nas Redes Locais Histórico da Ethernet IEEE 8023 Usando o conhecimento adquirido com o trabalho de Abramson Metcalfe e David Boggs implementaram a primeira LAN Um único cabo coaxial 3 Mbps Denominaram Ethernet Ethernet vem de éter No século 19 acreditavase que o espaço era preenchido com algo éter Desenho feito por Robert Metcalfe em 1973 no centro de pesquisas da Xerox O Nível de Enlace nas Redes Locais Histórico da Ethernet IEEE 8023 Devido ao sucesso da Ethernet de 3 Mbps DEC INTEL e Xerox escreveram um novo padrão em 1978 10Mbps Ethernet chamado de Padrão DIX Com pequenas modificações o DIX tornouse o padrão IEEE 8023 em 1983 Metcalfe deixou a Xerox e formou a 3Com Objetivo desenvolver e vender adaptadores Ethernet para computadores pessoais O Nível de Enlace nas Redes Locais Coaxial fino com conector BNC ethernetallianceorg Evolução da Ethernet Evolução da Ethernet ethernetallianceorg Tecnologia de barramento broadcast que operava a 10Mbps com controle de acesso distribuído Barramento todas as estações compartilhavam um único canal de comunicação Broadcast todas as estações recebiam todas as transmissões Principais características técnicas IEEE 8023 Protocolo de Acesso ao Meio Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect CSMACD Taxa Nominal 10 Mbits Meios de Transmissão Par Trançado Cabo Coaxial e Fibra Ótica Ethernet Padrão Ethernet Padrão Controle de Acesso ao Meio CSMACD Todas as máquinas ouvem o barramento Se ele não estiver ocupado qualquer máquina pode transmitir Se duas máquinas o fazem ao mesmo tempo ocorre uma colisão Ambas as estações interrompem a transmissão esperam durante um tempo gerado aleatoriamente e tentam transmitir novamente Não existe um limite máximo para o tempo que uma máquina terá até conseguir transmitir com sucesso Esse tempo depende das condições de tráfego na rede e tende ao infinito em condições de carga elevada Controle de acesso ao meio é aleatório Utilizava topologia em barra Ethernet Padrão Controle de Acesso ao Meio CSMACD Cada computador conectado a Ethernet possui um endereço Ethernet ou endereço MAC o qual é um inteiro de 6 bytes Este endereço normalmente é configurado na placa de rede sendo único no mundo Também chamados endereços físicos ou endereços de hardware Exemplo de um endereço Ethernet 9883896F932B 1A2FBB7609AD 5823D7FA20B0 0CC4116FE398 7165F72B0853 LAN wired or wireless 137196724 137196778 137196714 137196788 137196723 Kuroze Endereçamento Ethernet O endereço Ethernet pode ser um dos seguintes tipos Unicast endereço físico de uma interface de rede Multicast endereço para um grupo de máquinas Broadcast endereço para todas as máquinas da rede Endereço multicast um subconjunto dos computadores em uma rede responde a um endereço multicast Todos os computadores em um grupo multicast podem ser alcançados simultaneamente sem afetar computadores fora do grupo Endereço broadcast todos os bits setados em 1 em binário FFFFFFFFFFFF A interface de rede da máquina aceita sempre 2 tipos de transmissões unicast e broadcast Endereçamento Ethernet Formato do Quadro Bytes 8 6 6 2 01500 046 4 a Preamble Destination address Source address Type Data Pad Checksum b Preamble S O F Destination address Source address Length Data Pad Checksum Frame formats a Ethernet DIX b IEEE 8023 Behrouz Forouzan Formato do Quadro Preâmbulo ou Delimitador de quadro 8 bytes 10101010 Padrão 8023 adiciona o Start of Frame SoF Último byte 10101011 Behrouz Forouzan Formato do Quadro Endereços de origem e destino 48 bits cada Chamados endereços MAC MAC Address Cada adaptador de rede possui o seu próprio endereço MAC Behrouz Forouzan Formato do Quadro Ethernet Campo Type indica o protocolo que esta sendo carregado no campo Data 0806 Protocolo ARP 0800 Protocolo IPv4 86DD Protocolo IPv6 8023 Length indica o comprimento do quadro Behrouz Forouzan Formato do Quadro Data Campo de dados do quadro Carrega até 1500 bytes por quadro Normalmente encapsula outro protocolo por exemplo IPv4 Pad Complementa o campo Data quando este tem menos de 46 bytes Behrouz Forouzan Formato do Quadro Checksum CRC32 Behrouz Forouzan Tamanho do Quadro Minimum payload length 46 bytes Maximum payload length 1500 bytes Destination address Source address Length PDU Data and padding CRC 6 bytes 6 bytes 2 bytes 4 bytes Minimum frame length 512 bits or 64 bytes Maximum frame length 12144 bits or 1518 bytes Behrouz Forouzan 0007E9A6F243 0007E9A6F253 0800 19216818 192168110 Data CRC Dest MAC Source MAC Dest IP Source IP IP Packet Ethernet Frame Type Exemplo de Transmissão Para Saber Mais Ethernet Alliance httpsethernetallianceorg Resumo do que vimos até agora Redes Locais Cabeadas Modelo das Redes Locais Protocolos da Família Ethernet Histórico Características Relembrando o conteúdo do vídeo anterior Redes Locais Cabeadas Modelo das Redes Locais Protocolos da Família Ethernet Histórico Características O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão Redes sem Fio IEEE 80215 PAN WLAN MAN WAN IEEE 80220 IEEE 80216 IEEE 80211 Redes sem Fio Tipos de redes sem fio Ad hoc Backbone sem fio Dispositivos móveis se comunicam diretamente uns com os outros elementos são móveis e servem como roteadores Fácil instalação Exemplo Protocolo Bluetooth AP Redes sem Fio Infraestruturada Backbone fixo com fio Dispositivos móveis comunicam diretamente com os pontos de acesso AP Adequado para locais onde APs podem ser instalados Exemplo IEEE 80211 Controle de Acesso ao Meio Collision Avoidance CDMACA CSMA ouve o meio antes de transmitir CA Collision Avoidance Evita colisão Não detecta colisão A colisão é evitada obrigando uma estação a esperar um certo período de tempo aleatório antes da transmissão Controle de Acesso ao Meio Origem 1 Se detector meio ocioso por DIFS Então transmite o quadro todo sender receiver DIFS data SIFS ACK Receptor Se o quadro foi recebido corretamente retorna ACK depois de SIFS 2 Se o meio estiver ocupado Então inicia o tempo de backoff randômico temporizador faz a contagem regressiva enquanto o canal está ocioso transmite quando o temporizador expirar Se não houver ACK aumenta o intervalo de backoff randômico repite o 2 Controle de Acesso ao Meio Collision Avoidance RTSCTS A origem reserva o uso do canal para quadros de dados usando pequenos pacotes de reserva Ela primeiro transmite um pequeno pacote de solicitação para envio RTS para o access point usando CSMA RTSs ainda podem colidir uns com os outros O access point envia em broadcast o CTS clear to send em resposta ao RTS CTS é ouvido por todos os nodos A origem transmite o quadro de dados A outras estações adiam suas transmissões Controle de Acesso ao Meio AP A B DATA A colisão atrasa a transmissão tempo Faixas de Frequência Bandas de Frequência ISM Industrial Scientific and Medical Bandas reservadas internacionalmente para o desenvolvimento Industrial científico e médico As frequências usadas podem variar de país para país Faixa de 6 GHz liberada pela Anatel em 2021 Padrões IEEE 80211 Padrões IEEE 80211 Technically Speaking todos usam CSMACA para acesso múltiplo e têm versões para acess points e redes adhoc Padrão IEEE 80211ac Tem uma forma de transmissão inteligente Tecnologias Beamforming Multiuser MIMO multiuser multiple inputmultiple output Transmite fluxos de dados independentes para múltiplas estações diferentes no mesmo tempo Em vez de propagar as ondas de modo uniforme para todas as direções os roteadores sem fio reforçam o sinal para os locais onde há computadores conectados Conversa simultaneamente com diversos aparelhos conectados ao roteador sem qualquer interrupção 24GHz x 5GHz Quanto mais alta a frequência do sinal transmitido mais forte ele vai ser contudo menor será o seu alcance 24 GHz é mais eficiente para atravessar objetos sólidos como paredes 24GHz x 5GHz x 6GHz 24 GHz 20 MHZ 5 GHz 80 MHZ 6 GHz 160 MHZ Throughput Range Latency broadcomcom 24GHz x 5GHz x 6GHz WiFi Routers 24 GHz Laptops Smart Speakers SetTop Boxes Smartphones Home Gateways Wireless AP 5 GHz 6 GHz Enabled Home Gateways UHD Video Streaming ARVR 6 GHz Enabled Wireless AP High Speed Tethering Invehicle Entertainment broadcomcom Padrões x Faixas de Frequências broadcomcom Padrão IEEE 80211ad WiGig Objetivo viabilizar redes extremamente rápidas para operar em faixas de frequências altas da ordem de 60 GHz Tecnologia de redes sem fio de área pessoal PAN para wireless docking Diferentes dispositivos possam parear em um pequeno espaço Exemplo substituição dos cabos HDMI entre dispositivos audiovisuais em uma sala de estar Padrão IEEE 80211ah HaLow Ideal para suportar a comunicação no contexto da Internet das coisas IoT Opera em frequências abaixo do GHz nas faixas não licenciadas nas proximidades dos 900 MHz Implica em maior área de cobertura e melhor penetrabilidade do sinal ao enfrentar obstáculos do que as frequências mais altas Benefício baixo consumo de energia Aspecto negativo faixa de frequência com pouca banda disponível Aplicações com pouco volume de dados Padrões IEEE 80211 Para aplicações de altíssima definição ou realidade virtual Alta capacidade e velocidade para as aplicações mais avançadas Boa cobertura para todos os dias necessidade de conectividade de largura de banda leve Canais de 160 MHz permitem melhor experiências ao usuário Ótimo para uso diário e suporta vários usuários Melhor para IoT longo alcance conectividade de baixa potência penetração através de paredes WiFi Alliance Glossário Nomenclatura Tecnologia suportada WiFi 4 IEEE 80211n WiFi 5 IEEE 80211ac WiFi 6 IEEE 80211ax 24 GHz e 5 GHz WiFi 6E IEEE 80211ax 24 GHz e 5 GHz e 6 GHz WiFi 7 IEEE 80211be WiFi Alliance está tentando simplificar as coisas Em vez de manter os nomes técnicos 80211abgnacax a organização decidiu adotar uma nomenclatura sequencial que indica a geração do padrão Para Saber Mais WiFi Alliance httpswwwwifiorg Resumo do que vimos até agora Redes sem Fio Padrão IEEE 80211 Relembrando o conteúdo do vídeo anterior Redes sem Fio Padrão IEEE 80211 O que você vai aprender nessa aula Parte 1 Nível de Enlace Parte 2 CRC e Exercícios Parte 3 Redes Cabeadas Parte 4 Redes sem Fio Parte 5 Equipamentos de Interconexão Interconexão de redes locais Existência de diferentes padrões de rede necessidade de conectálos Behrouz Forouzan Repetidores Equipamentos que regeneram sinais elétricos Recebe regenera e retransmite sinais nas duas direções Não fazem tratamento algum à informação que passa através dele Utilizados quando se tem cabos muito longos Potência do sinal não é suficiente para fornecer a corrente necessária por toda a extensão do cabo Permite conectar dois segmentos da rede Trabalham diretamente no nível físico Behrouz Forouzan Repetidores Regenerated signal Repeater Corrupted signal a Righttoleft transmission Corrupted signal Repeater Regenerated signal b Lefttoright transmission Behrouz Forouzan Hubs Dispositivo que conecta dois ou mais equipamentos de rede Funciona como um T como se fosse na rede elétrica Consiste num repetidor multiportas Ao receber a informação de uma porta ele distribui por todas as outras Todas as estações ouvem todas as transmissões Com um hub é possível fazer uma conexão física entre diversos computadores em uma topologia estrela Switches Trabalham no nível de Enlace do Modelo OSI Pontes com múltiplas portas Possibilidade de criar redes virtuais Permitem a interconexão entre máquinas diretamente Simulação de uma ligação pontoaponto As estações não brigam para ver quem vai utilizar o meio de transmissão Vantagem em relação aos hubs pois estes somente conseguem fazer conexão do tipo broadcast Aumentam o desempenho da rede se comparado com os hubs Switches O switch aprende a localização dos hosts Quando um quadro é recebido O switch aprende a localização da origem Armazena sua localização em uma tabela A D B E C F 1 2 3 4 5 6 A D Source A Dest D MAC addr interface TTL Tabela do Switch inicialmente está vazia A 1 60 Kurose A D B E C F 1 2 3 4 5 6 Switches Quando a localização do destino D é desconhecida Envia o quadro para todos os hosts Quando a localização é conhecida Envia o quadro somente para aquele host A D Source A Dest D MAC addr interface TTL A 1 60 A D A D A D A D A D D A D 4 60 Tabela do Switch inicialmente está vazia Kurose Switches Utilizandose um switch no lugar do hub a largura de banda é dedicada entre as estações 1 Gpbs 1 Gpbs 1 Gpbs 1 Gpbs Switches Modelo Ethernet Partilhado Modelo Ethernet com Switching Backbone Servidor Backbone Servidor Barra Comum Switch Clientes Clientes Enlaces com X indicam clientes bloqueados enquanto o cliente A comunica com o servidor Clientes são comutados segundo um backplane de alta velocidade com acesso concorrente entre clientes servidor ou backbone VLANs Virtual LANs Subgrupo lógico dentro de uma LAN criado por software sem precisar mover e separar fisicamente dispositivos Criam domínios de broadcast para as portas do switch Switch conectando 3 VLANs Switch precisa fazer o papel de roteadores Behrouz Forouzan VLANs Virtual LANs Switch with VLAN software VLAN 1 VLAN 2 VLAN 3 Behrouz Forouzan VLANs Virtual LANs Dois switches em um backbone usando VLANs Behrouz Forouzan Roteador Opera na camada de rede Sua principal função é selecionar o caminho mais apropriado entre as redes e repassar os pacotes recebidos Interliga redes diferentes Filtragem e reenvio baseado no endereço do Nível de Rede endereço IP Consulta tabelas de roteamento Usa protocolos de roteamento para aprender a melhor rota Podem detectar mudanças de rota para evitar congestionamento ou enlaces que não estão operando Roteador Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 1º Manda o datagrama para o roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 Roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 2º Roteador verifica para que rede é o pacote Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 Roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 3º Roteador verifica que é para outra rede e envia o datagrama pela outra porta Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 Roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 4º Roteador verifica para que rede é o pacote Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 Roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 5º Roteador verifica que é para outra rede e envia o datagrama pela outra porta Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 Roteador 1010100 2552552550 1010200 2552552550 1010300 2552552550 1010400 2552552550 1010101 101051 101052 1010201 101061 101062 1010301 1010401 6º Roteador verifica para que rede é o pacote e o redireciona para a LAN correta Como a máquina 1010103 conversa com a 10104014 Domínio de Colisão e de Broadcast Domínio de colisão Domínio de broadcast Domínio de colisão Domínio de broadcast Domínio de colisão Domínio de broadcast Behrouz Forouzan Rede com switches e roteador Pilha de protocolos Para Saber Mais Livro Jim Kurose e Keith Ross Redes de Computadores Uma abordagem Top Down Resumo do que vimos até agora Equipamentos de Interconexão Repetidor Hub Switch Roteador Dinâmica INFRAERO 2009 No que concerne aos protocolos do nível de enlace de dados considere I Os protocolos de enlace de dados quase sempre colocam o CRC código de redundância cíclica no final em vez de inserílo no cabeçalho II O CRC é calculado durante a transmissão e acrescentado ao fluxo de saída tão logo o último bit saia para o fio III Nos protocolos de enlace de dados via de regra o CRC é inserido no cabeçalho para agilizar o cálculo da soma de verificação já que no final o cálculo teria uma demora maior IV Se o CRC estivesse no cabeçalho seria necessário fazer uma passagem sobre o quadro para calcular o CRC antes da transmissão Isso exigiria que cada byte fosse tratado duas vezes É correto o que consta em a I II III apenas b I II e IV apenas c I III e IV apenas d II III e IV apenas e I II III e IV INFRAERO 2009 FCC Analista Superior III Analista de Sistemas Rede e Suporte Dinâmica Enade 2014 A figura a seguir ilustra por meio do modelo em camadas o processamento da informação em uma transmissão de dados utilizando comutadores roteadores e hospedeiros Enade 2014 Tecnologia em Redes de Computadores Considerando as funções em cada dispositivo nesse processo avalie as afirmações a seguir I Comutadores e hospedeiros analisam endereços de camada 3 para o encaminhamento de pacotes II Roteadores precisam processar uma quantidade maior de informações de cabeçalho do que comutadores III Comutadores examinam o endereço de destino de camada 2 do quadro e tentam repassálo para a interface que leva a esse destino IV Roteadores atuam até a camada de rede pois não fornecem isolamento de tráfego e utilizam rotas inteligentes entre os hospedeiros da rede Dinâmica É correto apenas o que se afirma em a I b IV c I e II d II e III e III e IV Enade 2014 Tecnologia em Redes de Computadores II Roteadores precisam processar uma quantidade maior de informações de cabeçalho do que comutadores III Comutadores examinam o endereço de destino de camada 2 do quadro e tentam repassálo para a interface que leva a esse destino