Redes SOHO: ADSL e Cable Modem

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Fundamentos de 
Redes de Computadores
Sidney Nicolau Venturi Filho
Aula 8
Redes SOHO
Redes SOHO do inglês Small Office Home Office refere-se às soluções de redes para pequenas empresas ou para usuários domésticos, se constituindo na maior parte das redes existentes no mundo. 
Neste tipo de solução de rede o acesso à internet é realizado via algum tipo de conexão de banda larga, como ADSL ou Cable Modem.
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Acesso ADSL/Cabo - Modem
É o dispositivo eletrônico que transforma o sinal digital em analógico e vice-versa. A origem da palavra modem é devida à expressão “modulador e demodulador.
Pode ser interno ou externo
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ADSL
A ADSL, ou “Asymmetric Digital Subscriber Line” (Linha Digital Assimétrica para Assinante), é um tipo de tecnologia que, usando uma linha telefônica comum, permite ao usuário transferir digitalmente dados em alta velocidade.
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ADSL
O termo ADSL ou Linha Digital Assimétrica para Assinante não se refere a uma linha, mas a modens que convertem o sinal padrão do fio de telefone par-trançado em um duto digital de alta velocidade.
Os modems são chamados "assimétricos" porque eles recebem dados em uma velocidade maior do que transmite.
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ADSL
A tecnologia ADSL divide a linha telefônica em três canais virtuais:
Voz
Download 
Upload
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ADSL
Para separar voz de dados na linha telefônica, é instalado na linha do usuário um pequeno aparelho chamado Splitter. Nele é conectado um cabo que sai do aparelho telefônico e outro que sai do modem.
Na central telefônica também há uma espécie de Splitter. Assim, quando você realiza uma chamada telefônica (voz), o sinal é encaminhado para a rede de comutação de circuitos da companhia telefônica (PSTN – Public Switched Telephone Network) e procede pelo seu caminho habitual. Quando você utiliza a internet, o sinal é encaminhado ao DSLAN
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ADSL - Arquitetura
Fonte: http://www.infowester.com/adsl.php
 Estação Telefônica
Residência ou escritório
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ADSL - Funcionamento
Instala-se um modem ADSL fazendo-o se conectar a um equipamento na central telefônica onde esta servirá como "estrada" para a comunicação entre esses dois pontos. Essa comunicação ocorre em frequências acima de 5000 Hz, não interferindo na comunicação de voz (que funciona entre 300 Hz e 4000 Hz).
Quando seu modem estabelece uma conexão com o modem da central telefônica, o sinal vai para um roteador, em seguida para o provedor e finalmente para a internet. 
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Cable Modem
Modem que opera através do cabeamento da TV a Cabo
Permite alta velocidade de acesso aos dados 
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Cable Modem- Funcionamento
As companhias de cabeamento se conectam a Rede através de um roteador , que recebe dados a 1,5 mbps ou 45 mbps . O roteador se conecta ao controlador head-end via FastEthernet a 100 mbps. Os dados viajam na Rede em pequenos pacotes chamados pacotes IP, os quais devem ser convertidos em sinais que possam ser transmitidos através de um cabo coaxial
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Cable Modem- Funcionamento
Controladores head-end: esse controlador recebe o sinal de TV via satélite e broadcast local e os converte em sinais que possam ser enviados através de cabo coaxial aos assinantes. O turner de televisão dos assinantes converte o sinal em imagem de video. O controlador head-end também cuida do tráfego, dizendo a cable modem assinante, quando , onde e por quanto tempo transmitir
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Cable Modem- Funcionamento
Cable spliter:divide o cabo em duas ramificações, uma para a TV e outra para o Cable Modem do computador
Cable Modem: demodula o sinal e o traduz para pacotes IP, envia dados upstream ( como o canal é dividido, o controlador head-end instrui o cable modem como fazer a transmissão)
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Cable Modem - Tipos
Externos: pequena caixa que se conecta normalmente com o computador através de uma comunicação Ethernet
Internos: é tipicamente uma placa PCI, sendo a implementação mais barata
Interactive Set Top Box : é um modem disfarçado, cuja principal função é fornecer mais canais para uma mesma frequencia. 
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MODOS DE ACESSO DO MODEM - PONTE
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MODOS DE ACESSO DO MODEM - ROTEADOR
INTERNET
MODEM ROTEADO
IP PUBLICO FICA NO ROTEADOR
IP PRIVADO
FAZ NAT E É DHCP
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Placa de rede 
É o principal hardware de interface de comunicação entre dispositivos através de uma rede. 
Funciona como interface entre o dispositivo de processamento e o canal de dados.
Desempenha as funções das camadas física e de enlace
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Placa de rede 
A placa e o fluxo de bits:
a placa de rede capta os dados
reestrutura os dados de // para serial (um bit por vez)
transceptor:
- transmissor / receptor
- converte sinais digitais do computador para sinais elétricos
- estes podem trafegar nos cabos da rede 
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Placa de rede 
Endereço de rede:
cada placa possui um número que a diferencia das demais ( endereço MAC) 
divulga seu endereço para o restante da rede
cada placa possui um endereço exclusivo na rede
Endereço MAC:
já vem configurado pelo fabricante
formado por 48 bits (6 bytes)
usado pelos protocolos para identificar as máquinas origem e destino de uma mensagem
exemplo: 08:00:AF:CC:55:2A
são determinados pelo IEEE
blocos de endereços são destinados a cada fabricante 
- queima de endereço de placa
- os endereços são associados ao chip da placa
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Placa de rede 
Funcionamento:
Antes da transmissão:
envia dados através da rede para ajustes com a placa receptora
- tamanho máximo dos grupos de dados a serem enviados
- quantidade de dados a serem enviados antes da confirmação
- intervalo de tempo entre os envios de porções de dados
- período de tempo a esperar antes da confirmação
- tamanho do buffer de cada placa
- velocidade de transmissão
placas diferentes fazem ajustes ao nível mais baixo
envio e recebimento ocorre quando os parâmetros estão ajustados 
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HUB
Hubs são essencialmente repetidores de camada física:
 Bits que chegam de um enlace se propagam para todos os outros enlaces
 Com a mesma taxa
 Não possuem armazenagem de quadros
 Não há CSMA/CD no hub: adaptadores detectam colisões
 Provê funcionalidade de gerenciamento de rede
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HUB - Interconexão
 Hub de backbone interconecta segmentos de LAN
 Estende a distância máxima entre os nós
 No entanto, domínios de colisão individuais tornam-se um único e grande domínio de colisão
 Não pode interconectar 10BaseT e 100BaseT
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Switch
 Dispositivo de camada de enlace
 Armazena e encaminha quadros Ethernet
 Examina o cabeçalho do quadro e seletivamente encaminha o quadro baseado no endereço MAC de destino
 Quando um quadro está para ser encaminhado no segmento, usa CSMA/CD para acessar o segmento
 Transparente
 Hospedeiros são inconscientes da presença dos switches
 Plug-and-play, self-learning (auto-aprendizado)
 Switches não precisam ser configurados
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Switch - Encaminhamento
  Como determinar para qual segmento da LAN encaminhar o quadro?
  Parece um problema de roteamento...
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Switch – Auto aprendizagem
 Um switch possui uma tabela de switch
Entrada na tabela do switch: 
	 (endereço MAC, interface, marca de tempo)
	 Entradas expiradas na tabela são descartadas (TTL pode ser 60 min) 
Switch aprende quais hospedeiros podem ser alcançados através de suas interfaces
	 Quando recebe um quadro, o switch “aprende” a localização do transmissor: segmento da LAN que chega
	 Registra o par transmissor/localização na tabela
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Switch – Auto aprendizagem
Quando um switch recebe um
quadro:
indexa a tabela do switch usando end. MAC de destino
if entrada for encontrada para o destino
then{
 if dest. no segmento deste quadro chegou
 then descarta o quadro
 else encaminha o quadro na interface indicada
 }
 else flood
Encaminha para todas as interfaces,
exceto para aquela em que o quadro chegou
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Switch - Exemplo
Suponha que C envia um quadro para D
 Switch recebe o quadro de C
 Anota na tabela que C está na interface 1
 Como D não está na tabela, o switch encaminha o quadro para as interfaces 2 e 3
 Quadro recebido por D 
hub
hub
hub
switch
A
B
C
D
E
F
G
H
I
endereço
interface
A
B
E
G
1
1
2
3
1
2
3
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Switch - Exemplo
Suponha que D responde com um quadro para C. 
 Switch recebe quadro de D
 Anota na tabela que D está na interface 2
 Como C está na tabela, o switch encaminha o quadro apenas para a interface 1
 Quadro recebido por C 
hub
hub
hub
switch
A
B
C
D
E
F
G
H
I
endereço
interface
A
B
E
G
C
1
1
2
3
1
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Switch – Isolação de Tráfego
 A instalação do switch quebra as sub-redes em segmentos de LAN
 Switch filtra pacotes: 
 Alguns quadros do mesmo segmento de LAN não são usualmente encaminhados para outros segmento de LAN
 Segmentos se tornam separados em domínios de colisão
hub
hub
hub
switch
domínio de colisão
domínio de colisão
domínio de colisão
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Roteador
São elementos que possibilitam a interconexão de duas redes físicas distintas
Utilização:
Ligar segmentos de redes com protocolos e arquiteturas diferentes.
Funcionam na camada de rede do modelo OSI.
Fornecem as seguintes funções de uma ponte:
 Filtrar e isolar o tráfego
 Conectar segmentos de redes
Roteamento é o processo de escolha da rota que uma mensagem irá realizar a partir de uma origem até o seu destino.
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Roteador
Funcionamento:
Possui uma tabela com as seguintes informações
Todos os endereços de rede conhecidos
Como se conectar a outras redes
Caminhos possíveis entre roteadores
Custo de enviar os dados por estes caminhos
Seleciona a melhor rota, podendo escolher entre caminhos múltiplos
Não envia mensagens de difusão (filtra)
Exigem endereço específico de rede
Só se comunicam com outros roteadores
Somente examinam o endereço da rede e não o do nó de destino 
Os roteadores se comunicam entre si, mas não com computadores remotos.
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Roteador
H
Rede 5
Rede 2
Rede 3
G
G
G
G
Rede 1
Rede 4
G
H
H
H
H
H
H
H
Inter-rede
Gateway ou roteador
Host
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 Ambos são dispositivos store-and-forward
 Roteadores: dispositivos de camada de rede (examinam cabeçalhos da camada de rede)
 Switches são dispositivos da camada de enlace
 Roteadores mantêm tabelas de roteamento, implementam algoritmos de 	roteamento
 Switches mantêm tabelas de switch, implementam filtragem, algoritmos de 	aprendizagem
Switches vs. roteadores
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hubs
roteadores
switches
isolação de
tráfego
não
sim
sim
plug & play
sim
não
sim
roteamento
ótimo
não
sim
não
cut
through
sim
não
sim
Resumo: comparação
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