Redes Unidade 3

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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos 1
Redes de Computadores Emissão 2016Prof. C. Magno
Objetivos da Unidade 3:
 Classificação das Redes: LAN´s, MAN´s, WAN´s, 
WLAN´s e suas aplicações;
 Estruturação das Redes e o Modelo em Camadas;
 Protocolos: Hierarquia e Questões de Projeto;
 Relação entre Serviços e Protocolos;
 Serviços: Primitivas e implementação de protocolos;
 Exemplo de estrutura em Camadas: o Modelo OSI
KUROSE, J. F. "Redes de Computadores e a Internet". 5. ed. Pearson, 2010. Cap. 1, até pag. 41.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.1) Classificação das Redes
Apesar de não ser uma classificação rígida, em função da 
dimensão da área geográfica a ser atendida por uma rede 
(distância entre m) e os serviços oferecidos, as redes podem 
ser definidas como:
 LAN (Local Área Network): Rede Local;
 MAN (Metropolitan Área Network): Rede Metropolitana;
 WAN (Wide Área Network): Rede de Longa Distância;
 WLAN (Wireless Local Área Network): Rede Local sem fio.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.1.1) Redes Locais
LAN (Local Área Network) – Características:
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação 
de dados em uma pequena área delimitada geralmente por uma sala, 
empresa, escritório, prédio ou campus;
 Pequeno alcance (de centenas de metros a algumas dezenas de 
quilômetros); 
 Geralmente de propriedade privada e de uso exclusivo;
 Altas taxas de transmissão (atualmente Gbps);
 Baixas taxas de erro: Bit Error Rate (BER) de 10-8 a 10-11;
 𝐵𝐸𝑅𝐸𝑡ℎ𝑒𝑟𝑛𝑒𝑡 100 𝑀𝑏𝑝𝑠=
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑡𝑠 𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑡𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠
= 10−8 =
1
100.000.000
ou seja, 1 bit 
errado a cada 100.000.000 de bits transmitidos
 Baixo custo de equipamentos e cabeamento.
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3.1.1) Redes Locais (cont)
LAN (Local Área Network) –
Aplicações: 
 Efetua interligação Host-Host e Host-
Roteador de acesso;
 Aplicações em residências, empresas, 
escritórios, universidades, etc; 
 Camada de Enlace típica - Tecnologia 
Ethernet: 
- Conexões dedicadas conectando hosts 
(local) e o roteador (Internet);
- Padrões de 10, 100 e 1000 e 10000 Mbps.
ISP Local
ISP Regional
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3.1.2) Redes Metropolitanas
MAN (Metropolitan Área Network) - Características:
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de 
comunicação de dados em uma região metropolitana 
geralmente composta por um centro urbano com grande 
demanda de serviços;
 Médio alcance (de várias dezenas a centenas de quilômetros); 
 De propriedade de pequenas ou médias operadoras (públicas 
ou privadas);
 Altas taxas de transmissão (tipicamente de 622 M a 2,5 
Gbps);
 Enlaces empregando fibras ópticas e conexões via rádio.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.1.2.1) Exemplos de Redes Metropolitanas: Rede Frame Relay da VIVO
A Rede Frame Relay oferece serviços para interligação de unidades de uma 
mesma empresa ou de sua cadeia de valor, a fim de trocar informações de 
dados, voz e multimídia. 
Fonte: https://www.vivo.com.br/
Características:
 Velocidades de 64Kbps até 10 Gbps;
 Acesso Dedicado ao cliente, 100% da 
banda garantida;
 Garantia de disponibilidade de 99,2% do 
funcionamento do serviço;
 Mesma taxa de download e upload 
(comunicação bidirecional);
 Tarifa única por velocidade, sem franquia 
de tráfego.
(*) CIR(Committed Information Rate): taxa 
de transmissão assegurada.
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3.1.2.2) Exemplos de Redes Metropolitanas: Rede VPN IP da VIVO
A Rede VPN (Virtual Private Network) fornece conectividade com a flexibilidade 
do IP para manter o fluxo de dados entre unidades de uma mesma empresa.
Características:
 Velocidades de 64Kbps até 10 Gbps;
 Acesso Dedicado ao cliente, 100% da banda garantida;
 Garantia de disponibilidade de 99,2% do funcionamento do 
serviço;
 Diferentes perfis para priorizações de tipos de tráfegos e 
aplicações do cliente;
 Backbone IP Corporativo da Vivo, possibilitando maior 
segurança e disponibilidade dos acessos corporativos;
 Mesma taxa de download e upload (comunicação 
bidirecional);
 Equipamentos roteadores que suportam diversas aplicações 
e protocolos;
 Tarifa única por velocidade, sem franquia de tráfego;
Fonte: https://www.vivo.com.br/
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3.1.3) Redes de Longa Distância
WAN (Wide Área Network) – Características:
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de 
comunicação de dados através de longas distâncias, geralmente 
interligando cidades, países ou continentes;
 Grande alcance (de várias centenas a milhares de 
quilômetros); 
 De propriedade de grandes operadoras (públicas ou privadas);
 Médias taxas de transmissão (a partir de 2 Mbps e hoje até 10 
Gbps);
 Por questões de confiabilidade é importante o estabelecimento 
de caminhos alternativos.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
Fonte: http://www.nic.br
3.1.3.1) Exemplos de Redes de Longa Distância: Redes de fibra óptica
 As redes WAN são formadas 
pelos chamados backbones
(espinha dorsal), que são 
sistemas de grande porte que 
interligam os grandes centros de 
tráfego;
 Formados por enlaces de longa 
distância de fibra óptica, as vezes 
acima de 10 mil km; Mapa 
mundial: http://submarine-cable-
map-2015.telegeography.com/;
 Devido aos altos custos 
envolvidos, são implantados por 
consórcios de grandes empresas 
de comunicação.
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3.1.3.2) Rede de Cabos Submarinos na costa brasileira
Mapa mundial: http://submarine-cable-map-2015.telegeography.com/
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3.1.4) Redes Locais sem Fio
 Possui vantagens em relação às redes cabeadas (mobilidade; 
facilidade de instalação e redução de custos de infra-estrutura);
 Padrão IEEE 802.11x, permite alcançar taxas típicas de 54 
Mbps (teórico), integrando as redes wireless com as redes 
cabeadas.
 Redes locais desenvolvidas para oferecer acesso
a hosts e periféricos utilizando enlaces de rádio-
freqüências/ infravermelho com transmissão
através o ar ao invés do cabeamento
convencional;
WLAN (Wireless Local Área Network) – Características:
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
HotspotHotspotHotspotHotspot
HotspotHotspotHotspotHotspot
3.1.4.1) Exemplos de Redes Locais Wireless: Redes Privativas sem Fio
A Rede Local Wireless é aplicada normalmente onde existe dificuldade de 
passagem da rede cabeada e o número de usuários é bastante flutuante. 
Exemplos típicos seriam restaurantes, cafés e saguões de aeroportos.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.2) Estruturação das Redes
As Redes são complexas, heterogêneas e com muitos componentes, ou 
seja:
 Hosts ou hospedeiros (usuáriofinais);
 Roteadores, switches e hubs (elementos de rede);
 Enlaces de várias tecnologias;
 Aplicações (serviços oferecidos pela rede);
 Protocolos;
 Hardware e software de diversos fabricantes;
Uma Questão: 
É possível organizar a arquitetura de uma rede deste tipo?
Resposta:
Sim, utilizando o Modelo em camadas formando uma pilha de 
protocolos !
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3.2.1) A Arquitetura em Camadas: Exemplo
Modelo de organização de sistemas complexos;
Operação de linha aérea de transporte: Etapas sequenciais a serem seguidas
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.2.1) A Arquitetura em Camadas: Exemplo (cont)
Camadas: cada uma implementa um serviço:
 Através de suas próprias ações internas;
 Confiando em serviços fornecidos pela camada inferior.
Camadas horizontais da funcionalidade de uma linha aérea
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.2.2) Por que Modelo em Camadas para as Redes ?
 A estruturação permite identificação e o relacionamento 
das partes de um sistema complexo;
 Um modelo de referência em camadas permite a discussão 
e padronização da arquitetura
 A Modularização facilita a manutenção e atualização do 
sistema, ou seja, as mudanças na implementação de uma 
camada são transparentes para o resto do sistema:
Exemplo: novas regras para embarque de passageiros não 
afetam os procedimentos de decolagem.
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3) Classificação das Redes, Serviços e Protocolos
3.3) Comunicação no Modelo em Camadas: Protocolos e Serviços
 O Protocolo N opera em uma
Camada N e recebe serviços da
Camada (N-1);
 As informações (mensagens) são
trocadas sequencialmente através dos
protocolos de mesmo nível (camadas
pares) em cada um dos computadores
(A e B);
 A comunicação se estabelece a partir
da origem (computador A), onde as
informações são conduzidas
verticalmente desde a camada de
origem N até o meio físico de
comunicação, seguem horizontalmente
até o destino (computador B) e
conduzidas verticalmente até a camada
de destino N (par).
Informações
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3.3.1) Questões de Projeto de Protocolos: Características das Aplicações
Aplicação Perdas Banda
Sensível ao 
Atraso
File Transfer Sem Perdas Elástica Não
E-mail Sem Perdas Elástica Não
Web Documents Tolerante Elástica Não
Real-time Audio/video Tolerante
Áudio: de 5K a 1Mbps
Vídeo: de 10K a 5Mbps
Sim, até 100 ms
Stored Audio/video Tolerante Igual à anterior Sim, segundos
Jogos Interativos Tolerante Alguns Kbps Sim, até 100 ms
E-business Sem Perdas Elástica Sim
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3.3.2) Relação entre Serviços e Protocolos:
Dentro da arquitetura em camadas, é necessário reforçar algumas definições:
Serviços:
 Conjunto de primitivas que uma camada oferece à camada superior adjacente;
 Funciona como uma interface entre duas camadas onde a inferior se comporta como provedora e a 
superior a usuária do serviço;
 Define as operações que a camada está preparada para realizar mas não trata a respeito do modo 
como isso deve ser implementado;
Protocolos:
 Conjunto de regras que define o formato e o significado dos quadros, pacotes ou mensagens trocados 
entre camadas pares;
 São utilizados para implementar os serviços, não sendo diretamente visíveis aos usuários, ou seja, o 
protocolo utilizado pode ser modificado, desde que o serviço oferecido ao usuário permaneça o mesmo.
Importante lembrar que:
 Os serviços referem-se às camadas adjacentes (níveis diferentes, no mesmo sistema);
 Já os protocolos referem-se às entidades pares (no mesmo nível mas em sistemas diferentes);
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3.3.3) Primitivas de Serviços:
Cada camada N oferece serviços à camada (N+1) e cada serviço é especificado por um conjunto de
primitivas (operações), ou seja:
 As primitivas compõem um conjunto de operações de um determinado serviço;
 Estabelecem ações básicas necessárias para execução dos serviços oferecidos por uma determinada
camada;
 Exemplos de primitivas para o estabelecimento de uma conexão simples:
Primitiva Operação
LISTEN Aguardar até que uma conexão de entrada tentar se 
estabelecer.
CONNECT Estabelecer uma conexão com um par que está em 
espera.
RECEIVE Aguardar dados de uma mensagem de entrada.
SEND Enviar uma mensagem ao par.
DISCONNECT Encerrar uma conexão estabelecida.
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3.3.4) Implementação de Protocolos: Etapas Básicas 
Exemplo: Etapas para implementação de um protocolo de Serviço de Transferência de Dados:
 Objetivos e Premissas:
Considerar canal confiável (sem erros e/ou perdas) e transmissão unidirecional e ponto a ponto;
 Especificação:
Protocolo confiável de transferência de dados (RDT – Realible Data Transfer), do lado do transmissor e
do receptor;
 Modelamento:
Utilizar a técnica de Máquinas de Estados Finitos (FSM – Finite State Machine) para estabelecer os (n)
estados possíveis, as transições e as ações envolvidas.
Na Internet, a especificação de cada protocolo consta no respectivo documento RFC.
estado
1
estado
2
evento causando transição de estados
ações tomadas na transição de estado
. . . . . . estado
n
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3.3.5) Implementação de Protocolos: RFC
 Com o objetivo de facilitar a
padronização, todos os protocolos e
tecnologias utilizadas na Internet
são apresentadas através de
recomendações chamadas de RFC
(Request for Comments);
 Tais documentos são gerados e
gerenciados pelo IETF (Internet
Engineering Task Force), disponíveis
em:
http://www.ietf.org/download/rfc-
index.txt
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3.3.6) Exemplo de Modelo em Camadas: OSI (Open System Interconection)
 O Modelo OSI foi a primeira tentativa oficial de padronizar a comunicação
nas redes de computadores;
MODELO OSI EM 7 CAMADAS
7
6
5
4
3
2
1
Aplicação
Rede
Enlace
Físico
Apresentação
Sessão
Transporte
Datagrama
Quadro
Bit
Segmento
Mensagem
 No modelo OSI, durante o processo de
comunicação entre elementos da rede, a
informação sai da aplicação do usuário e
atravessa as 7 camadas funcionais sob a
forma de uma Unidade de Informação,
denominada PDU (Protocol Data Unit);
 Cada camada funcional possui o seu
PDU específico, o qual recebe um nome
específico, identificando-o conforme as
funções que devem ser executadas em
cada camada.