Aula_02 - Sistemas de Comunicação

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Fundamentos de 
Redes de Computadores
Sidney Nicolau Venturi Filho
Aula 2
Sistema de Comunicações
Tarefa de Comunicações
Geração do sinal
 Sincronização
 Utilização do sistema de comunicação
Correção e detecção de erros
Roteamento
 gerência de redes
Camada de Acesso a Rede
Prof Venturi
Sistema de Comunicação de Dados
Camada de Acesso a Rede
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Sistema de Comunicação de Dados
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Componentes do Sistema de Comunicação de Dados
1.    .Mensagem  - são as informações (dados)  serem transmitidos. Entre as formas populares de informação temos texto, fotos e vídeos.
2.    Emissor -é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Pode ser um computador, estação de trabalho, aparelho telefônico, televisão e assim por diante.
3.    Receptor -é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, estação de trabalho, aparelho telefônico, televisão e assim por diante.
4.    Meio de Transmissão -é o caminho físico pelo qual uma mensagem trafega do emissor para o receptor. Alguns exemplos de meio de transmissão são: Cabo de par trançado, cabo coaxial, fibra ótica e o ar.
5.    Protocolo -é um conjunto de regras que controla a comunicação de dados. Representa um acordo entre os dispositivos de comunicação. Sem um protocolo dois dispositivos podem estar conectados, mas, não conseguem se comunicar.
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Componentes do Sistema de Comunicação de Dados
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Camada Física
A camada Física fornece os requisitos para transportar pelo meio físico de transmissão o quadro da camada de Enlace de Dados. 
Essa camada aceita um quadro completo da camada de Enlace de Dados e o codifica como uma série de sinais que serão transmitidos para o meio físico local. 
Os bits codificados que formam um quadro são recebidos por um dispositivo final ou por um dispositivo intermediário.
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Camada Física
A entrega de quadros pelo meio físico local exige os seguintes elementos da camada Física: 
Meio físico e conectores ligados
Representação de bits no meio físico
Codificação de dados e informações de controle
Circuito transmissor e receptor nos dispositivos de rede
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Meio Físicos 
Fatores que diferenciam os meios
custo, incluindo a interface de rede
banda passante
atenuação característica do meio
imunidade à ruídos
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Meios Físicos de Transmissão - LAN
Cabo Coaxial
Par trançado
Fibra Ótica
Proteção externa
Material isolante (PVC, Teflon)
Núcleo condutor
Malha de fio de cobre
ou luva de alumínio
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Cabeamento de Cobre
Ao longo dos anos foram utilizados vários tipos de cabeamento de cobre como coaxial grosso, coaxial fino e par trançado.
Nos dias atuais o tipo mais utilizado é o UTP (Unshielded twisted-pair), em português denominado Par Trançado Não Blindado com conectores RJ45  sendo utilizado para interconectar dispositivos de redes como os computadores com dispositivos intermediários como switch ou roteadores.
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Cabo Coaxial
componentes
condutor (núcleo de cobre)
dielétrico (material isolante)
condutor externo de malha e revestimento (cobertura plástica protetora);
esquema de ligação utilizando cabo
tipos de conectores BNC
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Par trançado
par de condutores de aproximadamente 1mm de espessura
trançado para reduzir a interferência
comporta tanto transmissões analógicas quanto digitais
taxas de transmissão podem chegar a ordem de gigabits por segundo, dependendo da distância entre os extremos.
é o meio mais simples, mais flexível e mais barato
utilizado geralmente em ligações ponto a ponto
maior atenuação por unidade de distância
bastante sujeito à interferências
tipos
Shielded Twisted Pairs – STP
Unshielded Twisted Pairs - UTP
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Conectorização
Utiliza o conector RJ45
Par trançado
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Padrões de Conectorização
Existem dois padrões para a ordem dos fios dentro do conector, o EIA 568B (o mais comum) e o EIA 568A. A diferença entre os dois é que a posição dos pares de cabos laranja e verde são invertidos dentro do conector. 
Existe muita discussão em relação com qual dos dois é "melhor", mas na prática não existe diferença de conectividade entre os dois padrões. A única observação é que você deve cabear toda a rede utilizando o mesmo padrão. Como o EIA 568B é de longe o mais comum, recomendo que você o utilize ao crimpar seus próprios cabos.
Uma observação é que muitos cabos são certificados para apenas um dos dois padrões; caso encontre instruções referentes a isso nas especificações, ou decalcadas no próprio cabo, crimpe os cabos usando o padrão indicado. 
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Padrões de Conectorização
Padrão T568B: 
branco laranja (Recepção) 
laranja (Recepção) 
branco verde (Transmissão) 
azul 
branco azul 
verde (Transmissão) 
branco marrom 
marrom 
pino função cor
Padrão T568A: 
branco verde (transmissão) 
verde (transmissão) 
branco laranja (Recepção) 
azul 
branco azul 
laranja (Recepção) 
branco marrom 
marrom 
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Cabo CrossOver
O cabo crimpado com a mesma disposição de fios em ambos os lados do cabo é chamado de cabo "reto", ou straight. Este é o tipo "normal" de cabo, usado para ligar os micros ao switch ou ao roteador da rede. Existe ainda um outro tipo de cabo, chamado de "cross-over" (também chamado de cabo cross, ou cabo cruzado), que permite ligar diretamente dois micros, sem precisar do hub ou switch. Ele é uma opção mais barata quando você tem apenas dois micros. 
No cabo cruzado, a posição dos fios é diferente nos dois conectores, de forma que o par usado para enviar dados (TX) seja ligado na posição de recepção (RX) do segundo micro e vice-versa. De um dos lados a pinagem é a mesma de um cabo de rede normal, enquanto no outro a posição dos pares verde e laranja são trocados. Daí vem o nome cross-over, que significa, literalmente, "cruzado na ponta“
Para fazer um cabo cross-over, você crimpa uma das pontas seguindo o padrão EIA 568B que vimos acima e a outra utilizando o padrão EIA 568A, onde são trocadas as posições dos pares verde e laranja 
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Cabo CrossOver
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Redes sem fio (Wireless)
Os sinais são transmitidos através de sinais eletromagnéticos nas frequências de rádio que representam os dígitos binários de comunicação de dados.
As tecnologias de comunicação de dados sem fio funcionam bem em ambientes abertos, entretanto em ambientes fechados, tem sua cobertura prejudicada por determinados materiais de construção utilizados em prédios e estruturas sendo, ainda. 
É ainda suscetível à interferência de telefones sem fio, lâmpadas fluorescentes e. fornos micro-ondas entre outros equipamentos.
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Como a cobertura da comunicação sem fio não exige acesso físico ao meio, os dispositivos e usuários que não são autorizados a acessar a rede terão acesso à transmissão. 
Portanto, a segurança de rede é o principal componente da administração de uma rede sem fio.
Redes sem fio (Wireless)
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Padrões em redes
Diversas entidades são responsáveis pela criação, autorização e padronização de regras, tecnologias, equipamentos para computadores e dispositivos de redes.
Padrões são fundamentais para garantir a interoperabilidade entre diversos recursos de hardware e de software.
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Organizações de padronização
ANSI (American National Standards Institute)  
IANA (Internet Assigned Numbers Authority)
ISO (International Standards Organization) 
ITU (International Telecommunications Union)IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 
IETF (Internet Engineering Task Force)
TIA (Telecommunications Industries Association) 
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Organizações de padronização
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Seção 3.2.3.3
Tipos de Fluxo de Transmissão
A forma de utilização do meio físico que conecta estações dá origem à seguinte classificação sobre comunicação no enlace:
 
Simplex:
 
Half-duplex:
 
Full-duplex:
Enlaces como os classificados serão utilizados pelas diferentes topologias que, por sua vez, irão variar de acordo com o tipo de rede utilizada 
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Simplex
O enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de transmissão. Teclados, monitores, rádio e TV comerciais
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Half-Duplex
O enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão, porém apenas um por vez, como por exemplo rádios portáteis de comunicação, redes sem fio.
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Full-Duplex
O enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão simultaneamente como  por exemplo a telefonia fixa e celular, redes cabeadas com switch.
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LINHAS DE COMUNICAÇÃO
Ligações físicas podem ser de dois tipos:
 Ligações ponto a ponto – apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade.
Ligações multiponto – três ou mais dispositivos com possibilidade de utilização do mesmo enlace.
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Topologia
A topologia de uma rede de comunicação refere-se à forma como os enlaces físicos e os nós de comunicação estão organizados.
Topologia define a estrutura da rede. 
Existem duas partes na definição da topologia, a topologia física, que é o layout atual do fio (meio) e a topologia lógica, que define como os meios são acessados pelos hosts.
Ao organizar os enlaces físicos em um sistema de comunicação, as linhas de transmissão podem ser utilizadas de diferentes maneiras
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Topologias Físicas
Barramento
Computadores estão ligados linearmente através de um cabo único
Vantagens - Fácil de instalar e Fácil de entender
Desvantagens - Rede pode ficar lenta e Dificuldade para isolar problemas
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 Estrela
Computadores ligados a um dispositivo central, responsável pelo controle de conexões
Vantagens - Monitoramento centralizado, Facilidade de adicionar novas máquinas e Facilidade de isolar falhas.
Desvantagens - Maior quantidade de cabos, máquina central deve ser potente, sujeito à paralisação de rede caso a central tenha defeito
Topologias Físicas
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Anel
Computadores ligados a um cabo, onde o último equipamento deverá se conectar ao primeiro, formando assim um anel
Vantagens - Pode atingir maiores distâncias, pois cada máquina repete e amplifica o sinal
Desvantagens - Problemas difíceis de isolar e se uma máquina falhar, a rede pode parar
Topologias Físicas
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Camada de Enlace
A camada de Enlace fornece serviços para suportar os processos de comunicação para cada meio sobre o qual o dado deve ser transmitido. 
A camada de enlace realiza dois serviços básicos:
Permite às camadas superiores acessarem o meio usando técnicas como enquadramento.
Controla como o dado é colocado sobre o meio e é recebido do meio usando técnicas como o controle de acesso ao meio e a detecção de erros.
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Métodos de Controle de Acesso – Topologia Lógica
Acesso Controlado
os dispositivos de rede se alternam, em sequência, para acessar o meio
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Acesso Baseado em Contenção
qualquer dispositivo tenta acessar o meio sempre que ele tenha dados para enviar
Métodos de Controle de Acesso – Topologia Lógica
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Protocolos de Controle de Acesso
O CSMA é geralmente implementado em conjunto com um método para resolução a contenção do meio. Os dois métodos geralmente usados são: 
CSMA/CD (Collision Detection - Detecção de Colisão): Ethernet
CSMA/CA (Collision Avoidance - Prevenção de Colisão): 802.11 (Wi-Fi)
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