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08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 1/37 FUNDAMENTOS DE FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORESREDES DE COMPUTADORES PADRONIZAÇÃO E MODELOSPADRONIZAÇÃO E MODELOS DE REDES DEDE REDES DE COMPUTADORESCOMPUTADORES Autor: Me. Paulo André Zapparoli Revisor : Rafae l Rehm IN IC IAR 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 2/37 introdução Introdução Nesta unidade, aprenderemos que o processo de evolução das redes de computadores mostrou que a adoção de sistemas únicos e separados para fornecer cada novo serviço era um grande problema na hora de fazer a intercomunicação das redes e que, a partir dessa percepção, o setor de redes adotou uma estrutura padronizada, baseada em modelos que descrevem suas regras e funções, que permite aos projetistas entenderem e manterem as plataformas de rede atuais, assim como facilita o desenvolvimento de novas tecnologias e o aprimoramento das já existentes. Você vai entender como esses modelos e seus padrões impactam a estrutura e o funcionamento da rede de computadores. Detalharemos quais meios físicos podemos utilizar em uma rede e como fazemos seu acesso. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 3/37 As redes de computadores variam em seu tamanho, sua forma e também em sua função. No entanto, para ocorrer uma comunicação, os dispositivos devem saber como se comunicar, ou seja, apenas ter a conexão física, seja ela com ou sem �o, entre os dispositivos �nais, não é su�ciente para a�rmar que existe a comunicação. São necessárias regras para estabelecer o processo pelo qual o dispositivo emissor encontrará e enviará a mensagem desejada ao dispositivo receptor. Os Protocolos de Rede Antes de se comunicarem, dois indivíduos precisam usar regras ou acordos estabelecidos para controlar a conversa, como, por exemplo: enquanto um fala o outro ouve (identi�cação de emissor e receptor); a língua e a gramática adotadas são levados em conta; são usados velocidade e ritmo adequados para o entendimento; é preciso haver alguma forma de con�rmar a recepção. Arquitetura e PadrõesArquitetura e Padrões 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 4/37 Essas regras/acordos são chamadas protocolos e são essenciais para uma comunicação e�caz. Dessa forma, é possível a�rmarmos que devemos seguir protocolos para que uma determinada mensagem seja transmitida e entendida adequadamente. Os protocolos usados nas comunicações de rede compartilham muitas dessas características fundamentais. Além de identi�car a origem e o destino, os protocolos de computadores e de redes de�nem os detalhes sobre como uma mensagem é transmitida por uma rede. Vejamos mais detalhes sobre os requisitos cobertos pelos protocolos comuns de computador: 1. Codi�cação da mensagem: A codi�cação é o processo pelo qual se converte as informações em outra forma aceitável para a sua transmissão (o processo inverso é a decodi�cação). As mensagens enviadas através da rede são convertidas em bits pelo dispositivo emissor. Cada bit é codi�cado em um padrão (sinal) de impulsos elétricos, de sons ou de ondas de luz. Isso depende da mídia de rede em que será transmitido. O dispositivo de destino recebe e decodi�ca os sinais para interpretar a mensagem. 2. Formatação e Encapsulamento de Mensagens: No envio de uma mensagem, deve-se usar um formato ou uma estrutura especí�ca que vai depender do tipo de mensagem e do canal usado para entregá-la. 3. Tamanho da Mensagem: Quando uma mensagem enviada de um dispositivo a outro em uma rede é longa, muitas vezes, é necessário dividir a mensagem em partes menores. As regras que regem o tamanho das partes transmitidas pela rede são muito rígidas e são diferentes dependendo do canal usado. 4. Temporização de Mensagem: De�ne o método de acesso ao meio de transmissão, indicando o momento em que o dispositivo poderá utilizá-lo, o controle de �uxo , regulando a quantidade de informações que podem ser enviadas, e um limite de tempo que aguardará uma resposta , bem como o procedimento que adotará em caso de tempo de espera superado. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 5/37 5. Opções de Envio de Mensagem: Uma mensagem pode ser entregue de diferentes formas. Quando a entrega é de um para um é chamada unicast , isso signi�ca que a mensagem tem um único destino; se um dispositivo precisa enviar uma mensagem para muitos, ou grupo de dispositivos de destino, utiliza o formato chamado de multicast ; e no caso de todos os hosts na rede precisarem receber a mensagem ao mesmo tempo, o broadcast pode ser usado. Os protocolos de rede de�nem os conjuntos de regras comuns para a troca de mensagens entre dispositivos. Para descrever as exigências e interações necessárias para que os dispositivos se comuniquem com sucesso, é preciso uma suíte de protocolos de rede. TCP/IP A suíte de protocolos TCP/IP é um padrão aberto, ou seja, esses protocolos estão totalmente disponíveis ao público, e a implementação pode ser feita por qualquer fornecedor de hardware ou software. Um protocolo baseado em padrões é um processo que foi apoiado pelo setor de redes e aprovado por uma organização de padrões. O uso de padrões no desenvolvimento e na implementação de protocolos permite que produtos de diferentes fabricantes consigam interoperar com êxito. O protocolo deve ser rigidamente observado pelo fabricante, sob pena de seu equipamento ou software não se comunicar adequadamente com produtos desenvolvidos por outros fabricantes. Atualmente, o conjunto de protocolos TCP/IP abrange diversos protocolos. A Figura 2.1 mostra alguns dos mais populares. Os protocolos individuais são organizados em camadas que usam o modelo de protocolo TCP/IP: Aplicação, Transporte, Internet e Camadas de acesso à rede. Os protocolos TCP/IP são especí�cos para as camadas de Aplicação, Transporte e Internet. Os protocolos da camada de acesso à rede são responsáveis pela entrega do 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 6/37 pacote IP pelo meio físico. Esses protocolos da camada inferior foram desenvolvidos por várias empresas de padrões. A suíte de protocolos TCP/IP é implementada como uma pilha TCP/IP nos dispositivos de origem e destino para prover entrega �m a �m de aplicações pela rede. Os protocolos Ethernet são usados para transmitir o pacote IP pelo meio físico usado pela LAN. Padrões Abertos O incentivo a interoperabilidade, concorrência e inovação são características dos padrões abertos. Evitam que o produto de uma única empresa monopolize o mercado ou tenha vantagem injusta sobre a concorrência. Por exemplo, existem diversas opções de roteadores sem �o residenciais, de uma variedade de fornecedores e todos incorporam protocolos padrão como IPv4, DHCP, 802.3 (Ethernet) e 802.11 (LAN sem �o). Esses padrões abertos também permitem que um cliente executando o sistema operacional proprietário como o OS X da Apple faça download de uma página Web de um servidor que executa um sistema operacional Linux. Isso se deve à implementação dos protocolos de padrão aberto em ambos os sistemas operacionais. Figura 2.1 - Protocolo TCP/IP Fonte: Marigranula / 123RF. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 7/37 Padrões Internet As organizações padronizadoras são estabelecidas para desenvolver e promovero conceito de padrões abertos. Geralmente, são independentes de fornecedores e instituições sem �ns lucrativos. Vejamos quais são essas organizações e suas respectivas funções: Internet Society (ISOC) – Promover a evolução da Internet no mundo todo e o desenvolvimento aberto. Internet Architecture Board (IAB) – Ser responsável pelo desenvolvimento geral de padrões da Internet e seu gerenciamento . Internet Engineering Task Force (IETF) – Desenvolver, atualizar e manter as tecnologias TCP/IP e a Internet, juntamente com o processo e os documentos para desenvolvimento de novos protocolos e atualização dos protocolos existentes. Esses documentos são os Request for Comments – RFCs. Internet Research Task Force (IRTF) – Focar em pesquisa de longo prazo como ponto a ponto Research Group (P2PRG), Crypto Forum Research Group (CFRG) e AntiSpam Research Group (ASRG). Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) – Coordenar a alocação de endereços IP, a atribuição de informações diversas utilizadas pelo TCP/IP e o gerenciamento de nomes de domínio. Internet Assigned Numbers Authority (IANA) – Supervisionar e gerenciar a alocação de endereços IP, o gerenciamento de nomes de domínio e os identi�cadores de protocolos para ICANN. Organizações Padronizadoras para Eletrônica e Comunicação Outras organizações padronizadoras são responsáveis pela criação de padrões eletrônicos e de comunicação utilizados para entregar pacotes IP: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) – Inovação tecnológica e criação de padrões em vários setores, como força e energia, saúde, telecomunicações e redes. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 8/37 Electronic Industries Alliance (EIA) – Padronização da �ação elétrica, conectores e racks usados para montar os equipamentos de rede. Telecommunications Industry Association (TIA) – Padronização da comunicação, incluindo equipamentos de rádio, dispositivos de voz sobre IP (VoIP), torres de celular, comunicação por satélite, entre outros. International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T) – Padronização de comunicações de banda larga, televisão por IP (IPTV) e compactação de vídeo. Modelo de Referência OSI O modelo OSI é um modelo em camadas que oferece uma lista de funções e serviços que podem ocorrer em cada camada. Ele descreve a interação de cada camada com as suas camadas adjacentes. Suas camadas são geralmente chamadas pelo número em vez do nome. Camada de Aplicação contém uma série de protocolos comumente necessários para os usuários. Camada de Apresentação está relacionada à sintaxe e à semântica das informações transmitidas. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE8… 9/37 Camada de Sessão que os usuários de diferentes máquinas estabeleçam sessões entre eles. Camada de Transporte aceitar dados da camada acima dela, dividi-los em unidades menores caso necessário, repassar essas unidades à camada de rede e assegurar que todos os fragmentos chegarão corretamente à outra extremidade. Camada de Rede determinar a maneira como os pacotes são roteados da origem até o destino. Camada de Enlace transformar um canal de transmissão bruta em uma linha que pareça livre de erros de transmissão não detectados para a camada de rede. Camada Física física trata da transmissão de bits brutos por um canal de comunicação. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 10/37 É importante conhecermos a PDU ( Protocol Data Unit ). Ela descreve o bloco de dados que é transmitido na comunicação ao observarmos duas instâncias da mesma camada. A PDU tem uma designação especí�ca para seus elementos em cada camada, ou seja, em cada camada, a PDU possui um nome para identi�cá-la conforme a Figura 2.2. praticar Vamos Praticar São diversas as possibilidades de projetos de uma rede de computadores, podendo variar em seu tamanho, sua forma e também em sua função. Além disso, para ocorrer uma comunicação, existem protocolos de rede que os dispositivos devem atender, ou seja, apenas ter a conexão física, seja ela com ou sem �o, entre os dispositivos �nais, não é su�ciente para a�rmar que existe a comunicação. Analisando esse cenário, assinale a alternativa que explica corretamente a �nalidade dos protocolos nas comunicações de dados. Figura 2.2 - Designação da PDU Fonte: Elaborada pelo autor. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 11/37 a) Especi�car a largura de banda do canal ou meio físico para cada tipo de comunicação. Feedback: alternativa incorreta , a largura de banda do canal ou do meio físico é de�nida pela sua construção física e pelas tecnologias utilizadas para se estabelecer a comunicação entre os dispositivos �nais de origem e destino; protocolos são as regras para essa comunicação ocorrer. b) Especi�car o status do canal ou meio físico para cada tipo de comunicação. Feedback: alternativa incorreta , o canal de comunicação é a designação de qual meio físico é usado para a comunicação, seu status indica em que condição o canal está no momento da comunicação e qual qualidade pode se esperar do canal; já os protocolos são as regras de comunicação entre a origem e o destino nessa comunicação. c) Fornecer as regras necessárias para possibilitar um tipo especí�co de comunicação. Feedback: alternativa correta , os protocolos fornecem um conjunto de regras necessárias para que a comunicação entre os dispositivos de origem e destino ocorram com sucesso. Essas especi�cações seguem as tecnologias e os meios de comunicação empregados na comunicação. d) Especi�car os sistemas operacionais dos dispositivos que suportam a comunicação. Feedback: alternativa incorreta , a escolha do sistema operacional utilizado em um dispositivo está associada às características físicas desse dispositivo e a qual �nalidade está aplicada. Para que ele funcione adequadamente em uma comunicação, espera-se que esteja apto para seguir as regras de comunicação indicadas pelos protocolos. e) Exibir o conteúdo da mensagem enviada durante a comunicação. Feedback: alternativa incorreta , a função de exibir o conteúdo da mensagem ou comunicação é da interface com o usuário. Neste caso, estamos tratando da informação propriamente dita; os protocolos são as regras que permitem que essas informações sejam transmitidas e reconhecidas corretamente. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 12/37 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 13/37 A camada física é a responsável pela transmissão dos �uxos de bits de um dispositivo, �nal ou intermediário, a outro. Podem ser usados diversos meios físicos na realização de uma transmissão, sendo que cada meio físico diferente terá suas próprias características especí�cas, como: largura de banda, custo, retardo e exigências para instalação e manutenção. Na camada 1, encontramos tudo que é físico. Nela, estarão elementos como cabos de rede, placas eletrônicas, ondas eletromagnéticas de dispositivos wireless, entre outros. Como vimos, o PDU dessa camada é o bit. Então, poderemos ter energia elétrica, sinais luminosos, sinais sonoros ou outros métodos de designação de 0 e 1 (MOTA, 2013, p. 271). Os sistemas de comunicação são classi�cados com relação aos sentidos em que a informação pode ser transmitida através de um meio de transmissão. Entre os dispositivos emissores e receptores, podemos ter os seguintestipos: Camada FísicaCamada Física 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 14/37 1. Simplex: Recebe essa denominação quando as transmissões são realizadas somente em um sentido, do dispositivo emissor para um ou mais receptores. Exemplo: emissão de rádio ou televisão. 2. Half Duplex: Neste caso, as transmissões são realizadas nos dois sentidos, mas um de cada vez alternadamente, ou seja, em um sentido ou em outro. Exemplo: rádio comunicador. 3. Full Duplex: Modo de transmissão em sentido duplo simultâneo ou bidirecional; cada dispositivo na comunicação pode emitir e receber ao mesmo tempo. Exemplo: celular. Podemos agrupar os meios físicos em guiados, como �os de cobre e �bras ópticas, e não guiados, como ondas de rádio e raios laser transmitidos pelo ar. Meios de Transmissão Guiados Os meios de transmissão guiados são aqueles que utilizam um condutor para transmitir o sinal do emissor ao receptor. Vejamos alguns dos principais meios de transmissão guiados. Cabo Coaxial O cabo coaxial é feito por um �o de cobre esticado na parte central, envolvido por um material isolante. Uma malha condutora sólida entrelaçada protege o isolante, a malha é coberta por uma camada plástica protetora. A Figura 2.3 apresenta um cabo coaxial. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 15/37 O cabo coaxial é aplicado em comunicações de longas distâncias e altas velocidades porque possui uma boa qualidade na blindagem que lhe creditam excelente imunidade a ruído e alta largura de banda. A qualidade do cabo, a relação sinal/ruído do sinal de dados e seu tamanho de�nem a largura de banda possível. A utilização de cabos coaxiais é muito comum e dois modelos são amplamente utilizados: o cabo de 50 ohms, empregado nas transmissões digitais; o cabo de 75 ohms, frequentemente usado em televisão a cabo, atualmente, com a Internet por cabo, tornou-se mais atraente. Par Trançado O par trançado é o mais antigo meio de transmissão e atualmente é muito empregado nas redes de computadores. Seu uso também é muito comum nos sistemas telefônicos. O par trançado é constituído por dois �os de cobre encapados e entrelaçados (as tranças são feitas para evitar interferências indesejáveis: que as ondas eletromagnéticas de diferentes partes do �o se cancelem). Os �os têm espessura de 1 mm e são enrolados de forma helicoidal. Figura 2.3 - Cabo Coaxial Fonte: Citadelle / 123RF. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 16/37 Esse tipo de cabeamento é geralmente chamado de UTP ( Unshielded Twisted Pair ), por serem os mais utilizados, mas em casos de ambientes mais hostis, ou seja, com uma interferência eletromagnética acentuada, recomenda-se a adoção do par trançado STP que possui blindagem que o isola das interferências. Fibra Óptica Os cabos de �bra óptica são semelhantes aos cabos coaxiais, mas não possuem a malha metálica. No centro do cabo de �bra óptica, �ca o núcleo de vidro através do qual se propaga a luz. Para se manter toda a luz no núcleo, ele é envolvido por um revestimento de vidro com um índice de refração inferior à sua, provocando, dessa forma, a re�exão da luz. Figura 2.4 - Par Trançado Fonte: Zakhar Marunov / 123RF. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 17/37 Existem dois de tipos de �bras ópticas: Multimodo – o núcleo tem 50 micrômetros de diâmetro, o que corresponde à espessura de um �o de cabelo humano. O nome se refere à existência de feixes que se propagam em diferentes ângulos. Monomodo – o núcleo tem entre 8 e 10 micrômetros; devido à pequena espessura, apenas feixes de luz paralelos podem ser transmitidos. O comprimento do cabo pode ser maior do que as �bras multimodo e o desempenho também. Figura 2.5 - Fibra Óptica Fonte: Artush / 123RF. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 18/37 Meios de Transmissão Sem Fio A primeira coisa que vem à cabeça quando discutimos sobre comunicação sem �o é a portabilidade, a�nal é ela que nos permite �car conectados com nossos smartphones, notebooks e tablets sem a necessidade de colocarmos cabos para fazer essa conexão. É certo que este foi um dos principais motivadores para o desenvolvimento da tecnologia, mas a comunicação sem �o também foi muito importante para vencermos outros obstáculos como os geográ�cos, por exemplo: montanhas, oceanos etc. Quando se movem, os elétrons criam ondas eletromagnéticas que podem se propagar pelo espaço livre (até mesmo no vácuo). Essas ondas foram previstas pelo físico inglês James Clerk Maxwell em 1865 e foram observadas pela primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1887. O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado frequência, f, e é medida em Hz (em homenagem a Heinrich Hertz). A distância entre dois pontos máximos (ou mínimos) consecutivos é chamada comprimento de onda (TANENBAUM; WETHERALL, 2011, p. 65). saiba mais Saiba mais Este artigo fala sobre a produção de �bras óticas e pesquisas de melhorias nos produtos usados em sua confecção. Um capítulo é especialmente relevante para a disciplina de redes: “Características das �bras óticas”. Esse capítulo trata do funcionamento e das características das �bras óticas. Para saber mais, acesse o artigo a seguir. ACESSAR http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282014000300010 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 19/37 Estamos acostumados a chamar de Wireless ou Wi-Fi ( Wireless Fidelity ) qualquer comunicação que fazemos quando não utilizamos �os, mas, na verdade, há um espectro eletromagnético (como na Figura 2.6), que é o intervalo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética. Transmissão de Micro-Ondas Acima de 100 MHz, uma das características das ondas eletromagnéticas é que elas viajam em linha reta e, por isso, podem ser focadas através do alinhamento entre o transmissor e o receptor. Devido a essa característica da onda, sua utilização exige uma visada direta, ou seja, os extremos da comunicação devem se ver, e permite múltiplos transmissores colocados lado a lado sem que haja interferências. Outra característica é que as micro-ondas não atravessam bem os objetos pelo caminho, então deve-se evitar obstáculos. Dependendo do ambiente, é recomendado seu uso em lugar de �bras ópticas ou cabos metálicos. Elas são amplamente utilizadas para telefonia e redes de dados, entre outras. A política do espectro eletromagnético Figura 2.6 - Espectro Eletromagnético Fonte: Normaals / 123RF. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 20/37 Para evitar problemas na comunicação com interferência, já que todos querem uma taxa de dados mais alta e por isso desejam um espectro maior, existem acordos nacionais e internacionais a respeito dos direitos de uso de cada uma das frequências. É responsabilidade dos governos nacionais alocar as bandas do espectro para os diversos serviços diferentes, como rádio, televisão e celulares. O impacto disso é a fabricação de dispositivos que funcionem em todos os lugares do planeta, visto que uma produção de modelo único seria economicamente mais viável. Geralmente, a banda de 2,4 GHz é a que está disponível na maioria dos países. O problema é que ela está sujeita a interferências de fornos de micro- ondas e instalações de radares. RedesBluetooth e LANs sem �os que seguem o padrão 802.11 operam nessa banda. A banda de 5,7 GHz é uma alternativa que está se desenvolvendo, porém, à medida que as redes 802.11a a utilizarem, ela logo se tornará mais popular. praticar Vamos Praticar Meios de Transmissão são quaisquer meios físicos capazes de transportar informações eletromagnéticas. As a�rmativas a seguir fazem referência aos meios de comunicação. Leia-as atentamente. i. A construção de projeto de redes de computadores é in�uenciada por uma série de questões tecnológicas, como as características e propriedades dos meios de transmissão e dos sinais que serão transmitidos. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 21/37 ii. A Fibra Óptica é um meio de transmissão propenso a interferências eletromagnéticas e ruídos. iii. Transmissão de luz é unidirecional, por isso é necessário o uso de duas Fibras Ópticas: uma para Transmissão e outra para Recepção. iv. O Par Trançado transmite sinais tanto analógicos quanto digitais. Está correto o que se a�rma em: a) I, III e IV, apenas. Feedback: alternativa correta , construir projetos de rede exige conhecimento dos meios de comunicação. É essencial saber que os cabos de par trançado podem transmitir tanto sinais analógicos quanto digitais. Exemplo disso é que são empregados em telefonia convencional (analógico) e em redes de computadores (digitais); já os cabos de �bras óticas são unidirecionais e exigem ao menos duas �bras por cabo para uma comunicação entre receptor e transmissor. b) I, II e III, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a �bra ótica conduz luz e não tem a transmissão de seu sinal impactado pelas interferências eletromagnéticas e ruídos. A transmissão da luz é feita de modo unidirecional, exigindo que os cabos de �bra tenham um para se estabelecer uma comunicação, um para o transmissor e outro para o receptor. c) II, III e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a �bra ótica para transmissão dos dados utiliza luz, e a luz não sofre interferência eletromagnética; ela opera de modo unidirecional; exigindo ao menos duas �bras em um cabo para a comunicação bidirecional, e os cabos de par trançado podem transmitir tanto sinais analógicos quanto digitais. d) I, II e IV, apenas Feedback: alternativa incorreta , a �bra ótica para transmissão dos dados utiliza luz, e a luz não sofre interferência eletromagnética. Conhecer sobre os meios de comunicação e as tecnologias de comunicação é importantíssimo 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 22/37 para construir projetos de rede, e os cabos de par trançado podem transmitir tanto sinais analógicos quanto digitais. e) I, II, III e IV. Feedback: alternativa incorreta , a �bra ótica, por utilizar luz na transmissão, não sofre interferência eletromagnética; ela opera de modo unidirecional, exigindo ao menos duas �bras em um cabo para a comunicação bidirecional. Os cabos de par trançado podem transmitir tanto sinais analógicos quanto digitais e é essencial o conhecimento dos meios de comunicação e de suas tecnologias para a elaboração de projetos de rede. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 23/37 O meio físico está sujeito a diversos ruídos e interferências. Para suprir suas limitações, necessita de funções mais inteligentes, e estas estão na camada 2. A função da Camada 2 ou de Enlace de Dados é fornecer a transferência con�ável de dados. Quando um protocolo da camada de enlace fornece serviço con�ável de entrega, ele garante que vai transportar sem erro cada datagrama da camada de rede pelo enlace. Lembre-se de que certos protocolos da camada de transporte (como o TCP) também fornecem um serviço con�ável de entrega. Semelhante ao que acontece com um serviço con�ável de entrega da camada de transporte, consegue-se um serviço con�ável de entrega da camada de enlace com reconhecimentos e retransmissões (KUROSE; ROSS, 2013, p. 323). Para o protocolo de enlace fornecer serviços con�áveis, deve executar diversa funções especí�cas: 1. fornecer serviço à camada de rede; 2. lidar com erros de transmissão; Camada EnlaceCamada Enlace 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 24/37 3. regular o �uxo de dados. Ao receber os pacotes da camada de rede, a camada de enlace os encapsula em quadros para transmissão. Os quadros são compostos por um cabeçalho (header) de quadro, um campo de carga útil, que contém o pacote, e um �nal (trailer) de quadro. O núcleo das atividades da camada de enlace de dados é o gerenciamento de quadros. Examinemos com mais detalhes todas as funções especí�cas mencionadas. Serviços Oferecidos à Camada de Rede O principal serviço que a camada de enlace pode fornecer à camada de rede é transferir dados da camada de rede do dispositivo de origem para a camada de rede do dispositivo de destino. A camada de rede da máquina de origem possui uma entidade chamada processo que entrega alguns bits à camada de enlace de dados para que sejam transferidos ao destino. A camada de enlace de dados é projetada para oferecer diversos serviços que podem variar de sistema para sistema. Três possibilidades oferecidas frequentemente são: 1. serviço sem conexão e sem con�rmação; 2. serviço sem conexão com con�rmação; 3. serviço orientado a conexões com con�rmação. Controle de Erro Para garantir uma entrega con�ável, normalmente, o receptor envia mensagens de con�rmação ao transmissor, informando sobre o que está acontecendo. A forma mais comum é o transmissor solicitar quadros especiais de controle do receptor com con�rmações negativas ou positivas sobre os quadros recebidos. No caso de receber uma con�rmação negativa, indica que algo saiu errado e que se deve transmitir o quadro novamente. Por outro lado, uma con�rmação positiva recebida signi�ca que o quadro chegou com sucesso ao destino. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 25/37 Controle de Fluxo Outro ponto importante da camada de enlace de dados é o controle de �uxo, que organiza o envio de quadros para que o dispositivo de origem não envie mais quadros do que a capacidade do receptor pode receber. O controle é feito baseado em feedback. O receptor envia de volta ao transmissor informações, comunicando ao transmissor para enviar mais dados ou pelo indicando ao transmissor qual é a situação real do receptor. O controle de �uxo pode ser feito de diversas maneiras, sendo que, em sua maioria, usa-se o mesmo princípio básico. Há regras bem de�nidas no protocolo que indicam o momento que um transmissor pode enviar o quadro seguinte. Essas regras indicam que o transmissor só poderá enviar o próximo quadro a partir da concessão de permissão pelo receptor. Essa concessão pode ser feita de forma implícita ou explícita. praticar Vamos Praticar A função da Camada 2 ou de Enlace de Dados é fornecer a transferência con�ável de dados. Para o protocolo de enlace conseguir fornecer serviços con�áveis, deve executar diversas funções especí�cas. Analise as a�rmativas a seguir que descrevem essas funções. i. Fornecer serviço à camada de rede. ii. Lidar com erros de transmissão. iii. Regular o �uxo de dados. iv. Fazer a transmissão dos �uxos brutos de bits de um dispositivo para outro. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 26/37 Está correto o que se a�rma em: a) I, II, III e IV. Feedback: alternativa incorreta , porque a transmissão de�uxos brutos de bits se um dispositivo para outro é responsabilidade da camada física, as funções da camada de enlace são fornecer serviço para a camada de rede, lidar com os erros de transmissão e em caso de problemas providenciar retransmissão e regular o �uxo de dados entre os dispositivos origem e destino. b) II, III e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , é função da camada física a transmissão de �uxos brutos de bits de um dispositivo para outro, mas é função da camada de enlace fornecer serviço para a camada de rede, bem como lidar com os erros de transmissão e, em caso de problemas, providenciar retransmissão e regular o �uxo de dados entre os dispositivos origem e destino. c) I, II e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a camada física tem a função de transmitir �uxos brutos de bits de um dispositivo para outro, mas é função da camada de enlace lidar com os erros de transmissão e, em caso de problemas, providenciar retransmissão, como também é sua função fornecer serviço para a camada de rede e regular o �uxo de dados entre os dispositivos origem e destino. d) I, II e III, apenas. Feedback: alternativa correta , as funções da camada de enlace são lidar com os erros de transmissão e, em caso de problemas, providenciar retransmissão, fornecer serviço para a camada de rede, encapsulando e preparando os dados para a transmissão, e regular o �uxo de dados entre os dispositivos origem e destino, evitando que o transmissor envie mais quadros que o receptor tem condições de ler. e) I, III e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , quem tem a função de transmitir �uxos brutos de bits de um dispositivo para outro é a camada física, mas é função 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 27/37 da camada de enlace regular o �uxo de dados entre os dispositivos origem e destino, bem como fornecer serviço para a camada de rede e lidar com os erros de transmissão e, em caso de problemas, providenciar retransmissão. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 28/37 É possível dividir a camada de enlace de dados em duas subcamadas: Controle Lógico de Enlace (Logical Link Control – LLC) – Essa subcamada superior se comunica com a camada de rede. É a responsável por colocar no quadro de identi�cação qual protocolo de camada de rede está sendo usado. Dessa forma, permite que diversos protocolos de camada 3, como o IPv4 e o IPv6, utilizem a mesma interface e o meio físico de rede. Controle de Acesso ao Meio (Media Access Control – MAC) - essa subcamada inferior indica quais processos de acesso ao meio físico serão realizados pelo hardware. Fornece à camada de enlace de dados endereços e acesso a várias tecnologias de rede. A subcamada MAC é a responsável por enviar e receber quadros por meios de comunicação guiados, como �bra ótica e par trançado. Para isso, precisa entender a tecnologia de LAN Ethernet. Para receber e enviar quadros através de rede sem �o, meios de comunicação não guiados, a subcamada MAC deve se comunicar com as tecnologias sem �o, como Wi-Fi e Bluetooth. A Subcamada de ControleA Subcamada de Controle de Acesso ao Meiode Acesso ao Meio 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 29/37 Controle de Acesso ao Meio Os protocolos de Camada 2 especi�cam o enquadramento ou encapsulamento de um pacote em um quadro e as técnicas adotadas para colocar e retirar o pacote encapsulado de cada meio. O método de controle de acesso ao meio é a técnica usada para encaminhar o quadro através de cada meio físico. Como os pacotes trafegam dos dispositivos de origem para o dispositivo de destino, eles normalmente passam por diferentes redes físicas. Essas redes físicas podem ser constituídas de diferentes tipos de meios físicos, como �os de cobre, �bras ópticas e conexão sem �o, que consistem em sinais eletromagnéticos, frequências de rádio e de micro-ondas, além de links de satélite. A principal razão para o uso de uma abordagem em camadas para redes de comunicação e da utilização de uma camada para enlace de dados é que sem ela o protocolo de camada de rede, por exemplo, o IP, deveria estar preparado para se conectar a cada tipo diferente de meio físico que poderia encontrar ao longo do caminho. Imaginando isso, com o nível de desenvolvimento tecnológico atual, seria mais complicado ainda o IP se adaptar toda vez que uma nova tecnologia ou meio de rede fosse desenvolvido, o que traria impactos na inovação e no desenvolvimento de protocolo e mídias de rede. Imagine que você está se comunicando através de um computador com um parente que está morando em Hong Kong. Você, provavelmente, passaria por diversas redes diferentes, que utilizam diversos meio de transmissão, para atingir o destino. Embora os dois dispositivos se comuniquem exclusivamente usando IP, é provável que diversos protocolos de camada de enlace de dados sejam usados para transportar os pacotes IP pelos vários tipos de LANs e WANs. Cada transição em um roteador pode exigir um protocolo de camada de enlace de dados diferente para transportar em um novo meio. Fornecimento de Acesso ao Meio 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 30/37 Enquanto um pacote viaja de um dispositivo local a um dispositivo remoto poderá passar por diversos ambientes de redes diferentes. Em cada um desses ambientes, ele pode encontrar métodos de controle de acesso ao meio diferentes que serão necessários durante a comunicação. Por exemplo, uma LAN Ethernet é formada por vários hosts que disputam para acessar o meio físico de rede. Os links seriais consistem em uma conexão direta entre apenas dois dispositivos. Para cada interface do roteador, dependendo do link que está utilizando, haverá um método adequado de controle de acesso ao meio usado. Em qualquer troca de pacotes de camada de rede, pode haver várias transições de camadas de enlace de dados e de meios físicos. Dessa forma, podemos a�rmar que a cada salto ao longo do caminho, um roteador: aceita um quadro de um meio; desencapsula o quadro; encapsula novamente o pacote em um novo quadro; encaminha o quadro criado para o meio desse segmento da rede física. Como exemplo, vamos usar um roteador que possui interfaces conectadas a diferentes redes. Entre essas redes, encontramos uma interface Ethernet que se conecta à LAN e uma interface serial que se conecta à WAN. Durante o processamento dos quadros, ele usará os serviços da camada de enlace de dados da interface que receber o quadro, com as regras referentes ao meio que recebeu. Ele o desencapsula para ler a PDU da Camada 3, veri�ca qual será a interface de destino, encapsula novamente a PDU em um novo quadro que será montado de acordo com as regras do meio que ele utilizará. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 31/37 praticar Vamos Praticar É possível dividirmos a camada de enlace de dados em duas subcamadas, Controle Lógico de Enlace (Logical Link Control – LLC) e Controle de Acesso ao Meio (Media Access Control – MAC). As a�rmativas a seguir fazem referência à subcamada MAC. Leia-as atentamente. i. Comunica-se com a tecnologia de LAN Ethernet para enviar e receber quadros pelo cabo de cobre. ii. Comunica-se com a tecnologia de LAN Ethernet para enviar e receber quadros pela �bra óptica. iii. Comunica-se com a tecnologia sem �o como Wi-Fi para enviar e receber quadros sem o uso de cabos. reflita Re�ita Como vimos durante a unidade, existem diversos meios de transmissão que são utilizados em redesde computadores, alguns guiados como �os de cobre e �bra ótica e outros não guiados como as redes wi-�. Como é muito comum a utilização desses diversos meios simultaneamente instalados em uma rede, re�ita como será a operação dos protocolos de enlace de dados. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 32/37 iv. Comunica-se com a tecnologia sem �o como Bluetooth para enviar e receber quadros sem o uso de cabos. Está correto o que se a�rma em: a) I, II e III, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a subcamada MAC é a responsável por se comunicar com a tecnologia sem �o Bluetooth, para entender o formato do devido encapsulamento dos quadros, bem como de outras tecnologias sem �o, como WI-FI, ou cabeadas, como par trançado e �bra ótica. b) II, III e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a subcamada MAC é a responsável por se comunicar, através do meio par trançado, com a tecnologia LAN Ethernet, como também quando a tecnologia se aplica a �bras óticas, e é responsável também pela comunicação com tecnologias sem �o, como WI-FI e Bluetooth. c) I, II, III e IV. Feedback: alternativa correta , a subcamada MAC é a responsável por se comunicar com a tecnologia Lan Ethernet em meio guiados, como �bra ótica e par trançado, e também é a responsável por se comunicar com as tecnologias sem �o, como WI-FI e Bluetooth. d) I, III e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a subcamada MAC é a responsável por se comunicar com a tecnologia LAN Ethernet através da �bra ótica ou cabo de cobre, e é responsável também pela comunicação com tecnologias sem �o, como WI-FI e Bluetooth. e) I, II e IV, apenas. Feedback: alternativa incorreta , a subcamada MAC é a responsável por se comunicar com a tecnologia sem �o WI-FI, para entender o formato do devido encapsulamento dos quadros, bem como de outras tecnologias sem �o, como Bluetooth ou tecnologia Lan Ethernet, através dos meios cabeados, como par trançado e �bra ótica. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 33/37 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 34/37 indicações Material Complementar LIVRO Seis Graus de Separação (Six Degreees ) Duncan J. Watts Editora: Leopardo ISBN: 9788562953026 Comentário: É um livro com uma abordagem cientí�ca sobre a teoria das redes. Essa teoria se aplica a muitas coisas no cotidiano da natureza. Na humanidade pode representar como você consegue contato com qualquer pessoa que desejar do mundo por seis contatos encadeados. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 35/37 FILME A Rede Ano: 1995 Comentário: Esse é um �lme de ação e suspense, um dos primeiros que trata da questão de segurança e sigilo de informações digitais e hackeamento. Ele mostra como nossa vida está registrada de forma digital e quais são os possíveis impactos se o controle dessas informações forem controladas ou usadas de forma indevida. Para conhecer mais sobre o �lme, acesse o trailer a seguir. TRA ILER 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 36/37 conclusão Conclusão Nesta Unidade, vimos a importância da padronização e das normas no desenvolvimento das redes de computadores. Principalmente na de�nição dos protocolos de comunicação e do modelo de referência OSI, descobrimos que existe uma série de instituições ajudando na construção dos padrões e organização da Internet que possibilitam ela funcionar tão bem. Além disso, começamos a desvendar as camadas do modelo de referência OSI, iniciando pela camada 1, a camada física, na qual aprendemos sobre os meios de transmissão guiados e não guiados, e seguimos para a camada 2, camada de enlace, que fornece a transferência con�ável de dados entre dispositivos e detalhamos um pouco o funcionamento das suas duas subcamadas: a subcamada LLC e a subcamada MAC. referências Referências Bibliográ�cas KUROSE, J.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet – Uma Abordagem Top-Down. 6. ed. São Paulo: Pearson, 2013. MOTA, J. E. Análise de Tráfego em Redes TCP/IP . São Paulo: Novatec, 2013. 08/11/2022 20:51 Ead.br https://student.ulife.com.br/ContentPlayer/Index?lc=O3uykD5IitqXNgdYzyDgHQ%3d%3d&l=iMh3DIyuhV%2fQclDs6Rlqlg%3d%3d&cd=qxPcfE… 37/37 TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de Computadores . 5. ed. São Paulo: Pearson, 2011.
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