Aula 6 Redes

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Aula 5 - Redes de Computadores
AULA 6 VISÃO GERAL DAS TECNOLOGIAS DA CAMADA DE ENLACE 
GRADUAÇÃO A DISTÂNCIA - AULA TELETRANSMITIDA
DISCIPLINA: REDES DE COMPUTADORES
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Compreender a finalidade dos protocolos de camada de enlace e da camada física;
Identificar os principais tipos de protocolos de camada de enlace;
Comparar e confrontar os protocolos de camada de enlace;
Identificar os padrões da família de protocolos Ethernet;
Comparar e confrontar os diversos padrões ethernet; 
OBJETIVOS DESTA AULA:
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Na aula anterior, estudamos o funcionamento do protocolo TCP/IP. 
Nesta aula, iremos estudar a camada de enlace e seus serviços.  
Como os datagramas da camada de rede são encapsulados nos quadros da camada de enlace para transmissão em um único enlace? 
INTRODUÇÃO
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A camada de enlace é implementada em um adaptador de rede, que é também conhecido como controlador de interface de rede (NIC)
No núcleo do adaptador, está o controlador da camada de enlace, normalmente um único chip de sistema, que implementa vários serviços da camada de enlace (enquadramento, acesso ao enlace, controle de fluxo etc). 
A maior parte da funcionalidade da camada de enlace é implementada em hardware. como no controlador de interface de rede (NIC)
ONDE A CAMADA DE ENLACE É IMPLEMENTADA?
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ONDE A CAMADA DE ENLACE É IMPLEMENTADA?
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Na camada de enlace, não é o nó (roteadores e computadores) que possuem um endereço de camada de enlace e sim o adaptador do nó. Segundo Kurose, um endereço da camada de enlace é também denominado um endereço de LAN, um endereço físico, ou um endereço MAC (media access control – controle de acesso ao meio)
O endereço MAC tem 6 bytes de comprimento, expressos em notação hexadecimal, onde cada byte é expresso como um par de números hexadecimais. 
ENDEREÇAMENTO NA CAMADA DE ENLACE
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Uma propriedade dos endereços MAC é que não existem dois adaptadores comerciais com o mesmo endereço? 
Isto ocorre devido ao IEEE gerenciar o espaço físico de endereços MAC. Quando uma empresa quer fabricar adaptadores, compra, por uma taxa nominal¸ uma parcela do espaço de endereços  que consiste em 224 endereços. O IEEE aloca a parcela de 224 endereços fixando os primeiros 24 bits de um endereço MAC e permitindo que a empresa crie combinações exclusivas com os últimos 24 bits para cada adaptador. 
VOCÊ SABIA
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Um protocolo da camada de enlace é usado para transportar um datagrama por um enlace individual. Ele define o formato dos pacotes trocados entre os nós nas extremidades do enlace, bem como as ações realizadas por esses nós ao enviar e receber pacotes. A unidade de dados trocada pelo protocolo de camada de enlace é denominada quadro e cada quadro encapsula um datagrama da camada de rede. Possíveis serviços que podem ser oferecidos:
SERVIÇOS FORNECIDOS PELA CAMADA DE ENLACE
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SERVIÇOS FORNECIDOS PELA CAMADA DE ENLACE
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ENQUADRAMENTO DE DADOS
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Quase todos os protocolos de camada de enlace encapsulam cada datagrama de camada de rede dentro de um quadro de camada de enlace, antes de transmiti-lo pelo enlace.
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ACESSO AO ENLACE
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Um protocolo de acesso ao meio (medium access control protocol – MAC) especifica as regras, segundo as quais um quadro é transmitido pelo enlace.
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ENTREGA CONFIÁVEL
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Quando um protocolo de camada de enlace fornece serviço confiável de entrega, ele garante que vai transportar cada datagrama da camada de rede pelo enlace sem erro.
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CONTROLE DE FLUXO
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Semelhante a camada de transporte, um protocolo de camada de enlace pode fornecer controle de fluxo, para evitar que o nó remetente de um lado de um enlace congestione o nó receptor do outro lado do enlace.
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DETECÇÃO DE ERROS
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Mecanismo para detectar a presença de erros de bits, que podem ser originados pela  atenuação do sinal ou ruído eletromagnético.  Esse mecanismo é implementado através do envio de bits de detecção de erros no quadro e a realização de uma verificação  de erros no receptor. Normalmente é implementada em hardware.
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CORREÇÃO DE ERROS
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Semelhante à detecção de erros, porém, além de detectar erros no quadro também determina exatamente em que lugar do quadro os erros ocorreram corrigindo-os. Alguns protocolos fornecem a correção de erros apenas para o cabeçalho do pacote e não para o pacote inteiro.
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HALF DUPLEX E FULL DUPLEX
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Alguma tecnologias permite comunicação half-duplex, em que o meio físico hora é utilizado para transmitir hora é utilizado para receber, a mais modernas permitem a transmissão e recepção simultânea.
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Para uma compreensão mais abrangente dos protocolos da camada de enlace, os seguintes conceitos serão discutidos:
PROTOCOLOS DA CAMADA DE ENLACE
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Apesar do termo ser menos conhecido, é o tipo mais comum.  É o método de comunicação ponto a ponto, ou seja, uma origem para um destino.  A transmissão unicast ocorre quando A envia a informação apenas para B. Neste tipo de comunicação, outros nós da rede podem ou não receber, como caso de WIFI, mas apenas B processa. 
PACOTES UNICAST
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Método de comunicação que suporta difusão para um conjunto definido de hosts. Muito semelhando ao conceito de broadcasting, porém mais eficiente, pois permite que um único pacote seja recebido por um grupo específico de estações sem atrapalhar os demais. 
MULTICAST
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Método de comunicação que suporta difusão para um conjunto de hosts. Este termo foi originalmente aplicado a transmissões de rádio e televisão, pois, as transmissões estão disponíveis a um público grande. Todos da rede recebem comunicação.
BROADCAST
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Este termo refere-se a um único sistema Ethernet full duplex, cujos elementos (cabos, repetidores, interfaces de estação e outras partes do hardware) fazem parte do mesmo domínio de temporização de sinal.
DOMÍNIOS DE COLISÃO E BROADCAST
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Se dois segmentos são conectados por um repetidor este propagará todo o tráfego para o outro segmento, diferentemente dos switches que, ao  receberem um quadro propagam-no apenas para o segmento onde se encontra o seu real destino
SEGMENTAÇÃO DA REDE
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É um agrupamento de vários domínios de colisão. Os dispositivos da camada 02 (enlace) encaminham para todas as interfaces um pacote de broadcast. Desta forma ,vários segmentos interligados através de dispositivos da camada de enlace fazem parte do mesmo domínio de broadcast. Para segmentar um domínio de broadcast, é necessário um dispositivo da camada 03 (rede), ou seja,
um roteador.
ENDEREÇAMENTO NA CAMADA DE ENLACE
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QUANTOS DOMÍNIOS DE COLISÃO E QUANTOS DOMÍNIOS DE BROADCAST EXISTEM NESTE EXEMPLO?
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Como os protocolos da camada de enlace têm uma atuação muito ampla, muitas vezes encontra-se o termo “tecnologia“ para se referenciar a tais protocolos.  Existe uma gama relativamente grande de tecnologias (protocolos) e,  nesta aula,as seguintes tecnologias serão abordadas:
TECNOLOGIAS DE ENLACE
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TECNOLOGIAS DE ENLACE
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Os N nós da LAN estão conectados em um anel por enlaces diretos. A topologia do anel define a ordem de passagem de permissão
À medida que o quadro se propaga, o nó destino lê esse quadro no meio da transmissão da camada de enlace. O nó que envia o quadro tem a responsabilidade de remover o quadro ou “token” do anel.
TOKEN RING – 802-3
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Token bus é um cabo em forma de árvore ou linear, no qual todas as estações estão fisicamente conectadas. 
Logicamente as estações são organizadas em anel
TOKEN BUS – 802-4
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Uma rede DQDB (Barramento Duplo de Fila Distribuída) é uma rede multiacesso distribuída que suporta comunicações bidirecionais, usando um barramento duplo e enfileiramento distribuído. 
Provê acesso para redes locais ou metropolitanas. 
Consiste em duas barras unidirecionais, interconectando , ponto a ponto, vários nós
DQDB
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Também conhecida como IEEE 802.12. Neste tipo de tecnologia, cada estação é conectada a um hub por uma ligação ponto a ponto, segundo a topologia estrela.  
Neste caso, o hub não é um simples centro de fiação com repetidores, mas um dispositivo capaz de executar comutação rápida de circuito
100VGANYLAN
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A tecnologia FDDI (Interface de Dados Distribuído por Fibra) utiliza o conceito de rede token-ring baseado em fibra óptica. 
Consistem de uma rede em duplo anel, usando fibra óptica como meio físico de transmissão de dados a uma taxa de  100 Mbps.
FDDI
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O ATM (Mode de Transferência Assíncrono) é uma tecnologia baseada na transmissão de pequenas unidades de informação de tamanho fixo e formato padronizado, denominadas “células”. 
As células são transmitidas através de conexões com circuitos virtuais, sendo seu encaminhamento baseado em informação de um cabeçalho, contido em cada uma delas.
ATM
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Devido à importância desta tecnologia nas redes atuais (a maioria das redes de computadores locais usam esse padrão), ela se tornou uma tecnologia “de facto”. 
Desde a sua criação, vários padrões ethernet foram sendo desenvolvidos de forma a acompanhar as necessidades do mercado de transmissão de dados cada vez maiores
ETHERNET
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Definido pelo padrão IEEE 802.3 e, originalmente, com capacidade de 10Mbps; e podendo  utilizar diversos tipos de cabeamento. É uma tecnologia de rede extensamente utilizada que emprega topologia de barramento. O padrão Ethernet especifica todos os detalhes, inclusive o formato dos quadros que os computadores enviam através do barramento, a voltagem a ser utilizada e o método usado para modular o sinal. Uma rede local (LAN) Ethernet é composta de hardware e software, trabalhando juntos, para oferecer dados digitais entre computadores.
ETHERNET
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O quadro (frame), que é um conjunto padronizado de bits usados para transportar dados pelo sistema;
ELEMENTOS BÁSICOS ETHERNET
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O protocolo Media Access Control, que consiste em um conjunto de regras embutidas em cada interface Ethernet para permitir que vários computadores acessem o canal Ethernet, compartilhado de um modo ordenado;
ELEMENTOS BÁSICOS ETHERNET
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Os componentes de sinalização, que consistem em dispositivos eletrônicos padronizados, que enviam e recebem sinais por um canal Ethernet;
ELEMENTOS BÁSICOS ETHERNET
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O Meio físico, que consiste nos cabos e outro hardware usado para transportar os sinais ethernet digitais entre os computadores ligados à rede.
ELEMENTOS BÁSICOS ETHERNET
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ETHERNET – COMO FUNCIONA?
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Evolução do padrão Ethernet, porém com capacidade de 100 Mbps. O sistema de Fast-Ethernet é baseado em sistemas de mídia de par trançado e fibra ótica e oferece canais de rede de alta velocidade para uso em sistemas de backbone.
FAST ETHERNET
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Evolução do padrão Fast-Ethernet para capacidade de 1000 Mbps. Descreve um sistema que opera a uma velocidade de 1 bilhão de bits por segundo, em mídia de fibra ótica e par trançado.  Emprega o mesmo protocolo CSMA/CD, empregado nas suas predecessoras Ethernet e, além disso, o formato e tamanho do frame também são o mesmo.
GIGABIT ETHERNET
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Evolução do padrão Gigabit, suportando capacidade de transmissão de 10 e 100 Gbps, respectivamente. O padrão 10 Gigabit Ethernet segue na sua essência o padrão gigabit ethernet, porém, seu modo de transmissão é, única e exclusivamente, full-duplex e o meio físico é a fibra ótica – mutimodo ou monomodo. Em virtude do aumento da distância abrangida pela fibra ótica (40 km), o 10 gigabit ethernet é utilizado em rede metropolitana.
10/100 GIGABIT ETHERNET
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Para saber mais sobre os tópicos estudados nesta aula, pesquise na internet sites, vídeos e artigos relacionados ao conteúdo visto. Se ainda tiver alguma dúvida, fale com seu professor online utilizando os recursos disponíveis no ambiente de aprendizagem. 
Para saber mais sobre o padrão IEEE consulte o site: http://www.ieee802.org/, onde você poderá fazer download dos padrões estudados. 
 
APROFUNDANDO OS CONHECIMENTOS
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Compreendeu a finalidade dos protocolos de camada de enlace e da camada física;
Identificou os principais tipos de protocolos de camada de enlace;
Comparou e confrontou os protocolos de camada de enlace;
Identificou os padrões da família de protocolos ethernet. 
NESTA AULA, VOCÊ: 
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Endereçamento IP     
 Assunto 1: O endereçamento IP.
 Assunto 2: Conceito de rede e sub-rede.
 
PRÓXIMA AULA
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