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REDES DE COMPUTADORESREDES DE COMPUTADORES MEIOS DE COMUNICAÇÃOMEIOS DE COMUNICAÇÃO Autor: Me. Marcelo Takashi Uemura Revisor : Rafae l Rehm I N I C I A R introdução Introdução Olá, estudante! Nesta unidade, vamos estudar os principais tópicos relacionados à comunicação utilizados em ambientes de redes de comunicação. Iniciaremos com uma visão das comunicações, desde os conceitos até as principais arquiteturas de topologias de redes. No tópico seguinte, serão abordados os tipos e modos de comunicação, relacionados a transmissão das informações, sincronismo entre os elementos e sua direcionalidade. Também serão comentados os processos de comutação, com enfoque para circuitos e pacotes e, para �nalizar, conheceremos as principais entidades padronizadoras que regulamentam a direção que os principais envolvidos devem seguir quando implantadas as comunicações através de redes. Bons estudos! Segundo Tanenbaum e Wetherall (2011), a fusão de computadores e comunicações teve uma profunda in�uência na forma como os computadores são organizados, em função da evolução no campo da aquisição, processamento e distribuição das informações. O trabalho outrora feito por um computador central, em que o trabalho era levado até este para realizar o processamento, foi substituído por um grande número de computadores separados, processando de forma interconectada, em uma arquitetura denominada redes de computadores. Em uma rede de computadores, é essencial que a interligação entre os computadores seja feita por meios de comunicação que permitam a troca de informações, atendendo aos requisitos das aplicações em execução. Neste tópico, vamos apresentar os principais conceitos relacionados aos meios de comunicação. Fundamentos de Comunicação O conceito de comunicação está relacionado à transferência de informação entre um transmissor e um receptor (SOUSA, 2009). Para tanto, como Visão das ComunicaçõesVisão das Comunicações transmissores e receptores, podemos ter tanto pessoas como equipamentos se comunicando e utilizando uma mesma linguagem de comunicação, permitindo o entendimento entre ambos. O transmissor é responsável por propagar a informação para um ou mais receptores, enquanto o receptor deve interpretar a informação recebida na comunicação (ver Figura 1.1). Existem equipamentos que apresentam dispositivos que realizam a transmissão e a recepção, chamados transceptores (transceivers). É importante que a linguagem de comunicação utilizada seja a mesma no lado do transmissor e do receptor, para que não haja problemas de comunicação, incorrendo em falhas de entendimento e processamentos incorretos da informação. Por exemplo: uma comunicação em que a transmissão é feita em inglês e o receptor só entende português provoca uma comunicação ine�ciente e ine�caz. No caso de equipamentos, esta linguagem é chamada de protocolo de comunicação, normalmente representada por comandos de programas codi�cados e transmitidos por sinais, conforme o meio de transmissão utilizado. Os protocolos de comunicação oferecem maior segurança à transmissão de dados entre computadores, criando mecanismos que possam identi�car erros de transmissão e possibilitando retransmissões. Figura 1.1 – Elementos de uma comunicação Fonte: Elaborada pelo autor. Os meios de transmissão podem fazer uso de diferentes naturezas para a representação da informação a ser transmitida. Podem ser de natureza elétrica, ótica (luz) ou ondas de radiofrequência (comunicações sem �o). Esses meios podem ser representados através de canais de comunicação, pelos quais os elementos transmissores podem enviar a informação, conhecido como canal de transmissão (ou Tx) e receber a informação nos receptores, no canal de recepção (ou Rx), conforme mostrado na Figura 1.2, a seguir: A seguir, falaremos sobre os diferentes modelos de comunicação utilizados principalmente em ambientes de redes. Modelos de Comunicação Existem diversos modelos de comunicação de acordo com os requisitos da informação a ser transmitida. Esses requisitos estão relacionados às aplicações que farão uso da comunicação, tendo em vista que essas devem ser consistentes e acessíveis e devem estar no local correto (STALLINGS, 2005). Como primeiro modelo, temos a comunicação de voz, relacionada principalmente à telefonia. Deve prover os recursos para que as pessoas possam se comunicar através da conversão das ondas mecânicas características da voz em sinais elétricos para que possam ser enviados através de equipamentos, como os aparelhos telefônicos ligados às linhas de uma Figura 1.2 – Canal de Comunicação Fonte: Elaborada pelo autor. central telefônica. Esses sinais elétricos podem ser representados no formato digital, sendo transmitidos em uma taxa de bits/s. O processo de conversão digital do sinal de voz segue os princípios do teorema de Nyquist que implica em 8000 amostras do sinal por segundo para manter a inteligibilidade da informação. Isso proporciona uma taxa de 64 kbits/s e, para �ns de otimização, podem ser utilizados codecs (codi�cadores e decodi�cadores) com algoritmos para comprimir a quantidade de informação do sinal de voz. O principal requisito de uma comunicação de voz é a rapidez no envio das informações e a estabilidade do meio de comunicação, sendo permitida uma tolerância para a perda de algumas informações ao longo do processo de transmissão. O estabelecimento de uma comunicação de voz é normalmente feita através de um plano de numeração, em que o elemento transmissor seleciona um número que representa o destino para a comunicação (receptor). Assim, as centrais telefônicas às quais esses elementos estão conectados podem buscar a conexão de um caminho entre transmissão e recepção. Do ponto de vista corporativo, podem ser utilizados equipamentos para a distribuição do sinal de voz em diferentes aparelhos telefônicos, conhecidos como PABX, que atuam como uma pequena central telefônica. As linhas conectadas ao PABX são conhecidas como ramais. A comunicação de dados é um segundo modelo em que a transferência se refere a informações provenientes de uma rede de computadores, como textos e dados numéricos. Um exemplo é a transmissão de dados de um sistema de informações para o processamento de transações �nanceiras. Esse tipo de informação não demanda uma velocidade tão rápida quanto a comunicação de voz, porém, precisa de uma con�abilidade maior na sua integridade, sendo pouco tolerante para perdas no meio de comunicação. A comunicação de dados tem tido um grande crescimento, pois muitos modelos de negócios foram digitalizados através de softwares que requerem uma comunicação através de ambientes de redes de comunicação. Um dos grandes propulsores foi o crescimento da internet, que encurtou distâncias na comunicação do ponto de vista lógico. Qualquer computador, com conexão à rede, pode se comunicar com outro através de protocolos de comunicação, utilizando endereços lógicos, em que o transmissor pode endereçar suas mensagens para seu destinatário. Outro modelo de comunicação que está sendo muito adotado é a comunicação de vídeo, sendo entregue tradicionalmente no sistema de entrega unidirecional (STALLINGS, 2005), para �ns de entretenimento; porém, atualmente sendo tratado também como um recurso de comunicação corporativo. Esse tipo de comunicação demanda uma alta disponibilidade na taxa de transmissão, pois se tratam de dados relacionados a imagens em movimento adicionados de �uxos de áudio. As empresas têm obtido reduções de custos com esse modelo de comunicação, através dos serviços de videoconferência que reduzem os gastos de viagens para reuniões presenciais. Os modelos de comunicação são importantes para o correto dimensionamento dos canais de comunicação que serão utilizados. Esses canais farão parte da infraestrutura de uma rede de comunicação que será o próximo subtópico a ser tratado. Redes de Comunicação Uma rede de comunicação é um conjunto de equipamentos interligados que permitem a comunicação entre estes. De acordo com o modelo decomunicação a ser utilizado, diferentes infraestruturas de redes de comunicação podem ser adotadas, focando-se sempre na efetividade para atender aos requisitos de negócios; por exemplo: a adoção dos serviços de uma infraestrutura de redes de telecomunicações para o atendimento de comunicação de voz ou uma infraestrutura de redes de computadores para serviços e comunicação de dados. A rede de telecomunicações é utilizada para prover especialmente a infraestrutura para o modelo de comunicação de voz. É composta de centrais telefônicas e uma série de equipamentos de acesso e transmissão, permitindo o estabelecimento de ligações telefônicas para a transmissão da voz. Além dos serviços de voz, as redes de telecomunicações também permitem outros serviços como serviços móveis pessoais, estações móveis (celulares) e serviços multimídia (para o estabelecimento de sessões de videoconferências). Também fornecem soluções de acesso e transmissão para comunicação de dados de longa distância, através de uma rede backbone de grande capacidade. A rede de computadores apresenta uma infraestrutura de elementos que permitem o estabelecimento da comunicação de dados, como envio de e-mails, transferência de arquivos e tráfego de conteúdo web. Os computadores são considerados equipamentos terminais, também conhecidos como estações de trabalho (workstations), e são conectados a elementos de rede que possibilitam a comunicação com outros computadores ou dispositivos (SOUSA, 2009). Uma característica comum das redes de computadores é o compartilhamento de recursos, como impressoras e espaços de armazenamento e a comunicação com máquinas servidoras que irão prover serviços de rede para os computadores. As redes de computadores têm ampliado sua abrangência em termos de distância, tendo sido então de�nida uma classi�cação especí�ca (TANENBAUM; WETHERALL, 2011): Figura 1.3 – Redes de Computadores Fonte: Rajesh Rajendran Nair / 123RF. Para cego ver: O quadro acima é separado por 4 áreas, a primeira é Redes Locais (LAN - Local Area Networks): redes para conexão de computadores dentro de uma abrangência de 10 metros à 1 quilômetro, como as redes empresariais em um prédio ou um campus de universidade. Podem ser redes cabeadas ou redes sem �o. As segunda área é Redes Metropolitanas (MAN - Metropolitan Area Networks): são redes de cobertura para uma cidade, com cerca de 10 quilômetros. Um exemplo de rede metropolitana são as redes de televisão a cabo, que atendem uma determinada região. A terceira área é Redes de Longa Distância (WAN - Wide Area Networks): as redes de longa distância apresentam um alcance superior a 10 Redes Locais (LAN - Local Area Networks): redes para conexão de computadores dentro de uma abrangência de 10 metros à 1 quilômetro, como as redes empresariais em um prédio ou um campus de universidade. Podem ser redes cabeadas ou redes sem �o. quilômetros, para a comunicação entre cidades, países e até mesmo continentes. Um dos grandes exemplos de rede de longa distância é a Internet. A quarta e última área é Redes Pessoais (PAN - Personal Area Networks): as redes pessoais são formadas por dispositivos que conectam no alcance de uma pessoa, como é o caso da tecnologia Bluetooth. Tem um alcance de aproximadamente 1 metro. Essas áreas foram produzidas pelo autor do material. As redes de telecomunicações e as redes de computadores têm promovido a chamada convergência dos dados, principalmente com a evolução dos serviços de voz para transmissão em redes de comunicação de dados. Assim, é possível o compartilhamento de uma mesma infraestrutura de redes para a comunicação de voz e dados. No subtópico, a seguir, comentaremos sobre as arquiteturas de redes de comunicação. Arquiteturas de Redes de Comunicação Na conexão física de uma rede de comunicação, podem ser adotadas diferentes arquiteturas em relação à sua topologia, como a ponto a ponto, multiponto, estrela, anel e barramento. A arquitetura ponto a ponto é a interligação entre dois pontos (transmissor e receptor) de forma direta, para a troca de informações (Figura 1.4). Essa arquitetura não permite o compartilhamento do canal de comunicação com vários usuários. Já na arquitetura multiponto (Figura 1.5), ou ponto-multiponto, um ponto central pode enviar informações para vários pontos, utilizando um mesmo meio de comunicação. Nesse caso, pode ser feito o uso de um derivador (hub, switch, roteador), para compartilhar um canal de comunicação com vários pontos. Na arquitetura em estrela (Figura 1.6), todos os pontos convergem para um mesmo ponto central. Esse ponto central permite o compartilhamento de uma informação com vários pontos. Apresenta como grande desvantagem o caso de falha no ponto central, no qual a comunicação �ca prejudicada devido a essa dependência. Figura 1.4 – Ponto a ponto Fonte: Cabral e Seraggi (2017, p. 49). Figura 1.5 – Multiponto Fonte: Cabral e Seraggi (2017, p. 50). A conexão entre os pontos em um formato circular, sem um ponto central, caracteriza a arquitetura em anel (Figura 1.7). Nessa arquitetura, temos um �uxo da comunicação no sentido unidirecional, sendo a informação repassada ponto a ponto até encontrar o destinatário. Figura 1.7 – Anel Fonte: Cabral e Seraggi (2017, p. 51). Na topologia da arquitetura de barramento (Figura 1.8), os pontos são conectados a um cabo denominado barramento, e a informação é transportada ao longo deste para todos os pontos. Finalizamos o tópico sobre uma visão ampla das comunicações. No próximo, serão explanados os tipos de meios de comunicação que caracterizam a forma como esta pode ser transportada em uma rede. eflitae�ita arquitetura referente à topologia em anel pode ocorrer a falha em um dos nós da e, impossibilitando a comunicação nesse tipo de rede. Para contornar, é muito um utilizar topologia com um duplo anel, em que cada um apresenta uma direção ário ou anti-horário) de comunicação. Re�ita como uma topologia em duplo anel sibilitaria a comunicação, mesmo com a falha em um dos nós de rede. praticar Vamos Praticar A comunicação faz parte da rotina das pessoas, estabelecendo uma difusão de informações, seja de forma próxima ou remota. Através de equipamentos interligados em rede, as comunicações podem ocorrer para diversos propósitos, sempre voltados ao transporte da informação de um ponto a outro(s), independentemente da distância. Dentro do contexto das comunicações, analise as a�rmativas a seguir. I. As comunicações são caracterizadas por transmissores, receptores, meios de comunicação (canais de comunicação) e linguagens de comunicação. II. As linguagens de comunicação permitem que a mensagem transmitida seja corretamente entendida no receptor, como o uso de protocolos de comunicação. III. As redes ponto a ponto permitem a comunicação entre um ponto e vários pontos, desde que haja um ponto central para realizar a difusão da informação. IV. Em uma rede local, a comunicação pode alcançar longas distâncias, por exemplo, entre matriz e �lial de uma empresa em diferentes países. V. Na comunicação de voz, o requisito de tempo é importante, pois é necessário que a recepção da informação ocorra em um tempo muito próximo da transmissão. Está correto o que se a�rma em: a) II, III e V, apenas. b) I, III e V, apenas. c) II, III e IV, apenas. d) I, II e V, apenas. e) I, II e IV, apenas. Neste tópico, veri�caremos como as informações podem ser transmitidas em uma comunicação de dados, tendo como foco o tipo e o modo de transmissão. Isso possibilitará uma série de possíveis cenários que podem ser construídos em uma rede de computadores, adequando o tráfego de dados para obter a forma adequada e o melhor rendimento na comunicação. Transmissão de Dados Na comunicação de dados, a menor unidade de informação a ser transmitida é o bit (bInary digiT). É a informação que possui um conjunto de dois símbolos binários, “0” e “1”, que são utilizados pelos sistemas computacionais para o processamento de dados. Para facilitar a quanti�cação de um número debits, foi criado o termo byte, que corresponde a um conjunto de 8 bits. As unidades de armazenamento utilizam muito o conceito de byte, por exemplo: um disco rígido com capacidade de 1 Terabyte equivale ao armazenamento de 8.796.093.022.208 bits de dados. No �uxo de transmissão de dados, temos uma característica chamada vazão, ou velocidade de transmissão, que corresponde à quantidade de informações Tipos de Comunicação de DadosTipos de Comunicação de Dados que trafegam no meio por unidade de tempo. Normalmente, é utilizada a unidade bps (bits por segundo), mas em alguns casos pode ser adotado Bps (Bytes por segundo). Quanto maior a velocidade de transmissão, maior a quantidade de informação que será transmitida em um intervalo de tempo, sendo comum o uso de potências de dez para a representação da vazão, como kbps, ou kilobits por segundo (103 bits por segundo) e Mbps, ou Megabits por segundo (106 bits por segundo). É comum a adoção do termo caractere para representar uma unidade de informação a ser transmitida na comunicação de dados. Um caractere pode corresponder a um símbolo utilizado por editores de texto, como uma letra ou número, e possui o tamanho de um byte, ou 8 bits. Uma tabela de codi�cação bastante comum para o uso de caracteres é o ASCII, em que cada caractere corresponde a um símbolo textual, utilizado pelos editores de texto, com uma quantidade de 256 caracteres (SOUSA, 2009). Cada bit que é transmitido pelo canal de comunicação segue o formato utilizado pelo seu meio físico. Por exemplo, se o meio físico é elétrico, o bit será enviado no formato de um sinal elétrico, se o meio é ótico, será enviado como um sinal luminoso, se o meio é o ar, será enviado através de um sinal de radiofrequência. Como o meio físico de transmissão não é perfeito, a comunicação está passível a perdas ou erros nas informações recebidas. Sendo assim, é necessário um método de controle de erros na transmissão e na recepção de dados, sendo o método mais utilizado o CRC (Cyclic Redundancy Check), em que um algoritmo calcula com base no bloco de bits uma informação adicional que será utilizada no lado receptor para veri�car a con�abilidade da informação (SOUSA, 2009). A seguir, veremos os diferentes tipos e modos de transmissão para uma comunicação de dados. Transmissão Serial e Paralela A forma como os bits referentes aos dados serão transmitidos em uma comunicação pode ser categorizada como modo de transmissão serial ou paralelo. Esse modo de transmissão corresponde à quantidade de bits que podem ser enviados simultaneamente (ver Figura 1.9, a seguir). Na transmissão serial, os bits são enviados sequencialmente, um bit de cada vez, através de uma única via de transmissão. Nesse tipo de transmissão, os dados podem ser enviados de forma síncrona ou assíncrona. Um conector bastante comum para uso em uma comunicação serial é o RS-232, que apresenta um conector de 9 pinos chamado DB-9 (ver Figura 1.10). Nos computadores atuais, a interface serial mais utilizada é a USB (Universal Synchronous Bus). Na transmissão paralela, o meio de transmissão é na forma de barramento, sendo um meio com diversas vias de transmissão, para que os bits possam ser transferidos simultaneamente (SOUSA, 2009). A comunicação paralela implica em um custo maior, tendo em vista uma maior quantidade de �os a serem utilizados na transmissão. Figura 1.9 – (a) transmissão paralela e (b) transmissão serial Fonte: Elaborada pelo autor. Transmissão Síncrona e Assíncrona As comunicações podem adotar outros modos de transmissão, relacionados ao alinhamento entre transmissão e recepção, denominada sincronia da comunicação. Segundo Sousa (2009), na transmissão assíncrona, o espaço de tempo entre um caractere e outro não é �xo, ou seja, não há sincronismo. O início de um caractere é designado por um bit de início (start). O �m de um caractere é designado por um ou mais bits de parada (stop). Os bits de caractere são transmitidos em sequência na transmissão assíncrona, porém os caracteres podem seguir espaçados aleatoriamente uns dos outros, de acordo com o volume de dados transmitido. É a forma de transmissão mais utilizada para computadores pessoais, pois pode ser efetuada pela sua saída serial, sem a necessidade de circuitos ou placas de sincronismo. A transmissão síncrona apresenta o envio de dados com base em uma marcação temporal, sendo o �uxo de dados na rede com velocidade de capacidade de transferência (throughput) constante. O sinal que mantém o sincronismo é chamado de clock e opera como um relógio entre o transmissor e o receptor, determinando o início e o �m de cada transição de bit “0” para “1” e vice-versa. Existe um tempo �xo de transmissão para cada caractere. Nas transmissões síncronas, os dados são agrupados em blocos, e mesmo que não haja dados para serem transmitidos, o transmissor envia caracteres de sincronismo (SOUSA, 2009). Transmissão Simplex, Half-duplex e Full- duplex Na comunicação de dados, as transmissões podem ser classi�cadas com relação ao sentido ou como as trocas de informações são realizadas. Temos, então, três tipos de transmissão: transmissão simplex, transmissão half-duplex e transmissão full-duplex. As transmissões simplex são aquelas que apresentam uma direcionalidade única, ou seja, um único sentido para transmitir informações. É possível várias transmissões simplex de um mesmo ponto de transmissão, porém não se obtém um retorno dos receptores (veja Figura 1.11). Exemplos de comunicação simplex são as transmissões de rádio e TV, em que não há retorno dos receptores para as transmissões feitas nessas redes. Quando há a transmissão no sentido contrário, porém que não seja de forma simultânea, temos uma comunicação half-duplex ou semi-duplex. Nesse caso, após uma transmissão de dados, é possível obter o retorno do lado do receptor, porém, não é possível realizar de forma simultânea a transmissão nas duas direções. Um exemplo clássico de comunicação half-duplex é o walkie- talkie. Outro exemplo é o da Figura 1.12 a seguir, uma comunicação com uso de modems. Figura 1.11 – Transmissão simplex Fonte: Sousa (2009, p. 64). Para permitir a simultaneidade das transmissões em ambos os sentidos, existem as comunicações full-duplex, ou simplesmente duplex. Nesse caso, pode haver transmissão e recepção de informações por um ponto através dos meios de transmissão. Um exemplo de comunicação full-duplex são os aparelhos telefônicos (Figura 1.13), em que se pode falar (transmitir) e ouvir (receber) ao mesmo tempo. No tópico a seguir, teremos os tipos de comutação utilizados para as comunicações de dados, permitindo a transmissão através dos elementos de uma rede. praticar Vamos Praticar 2) Os tipos e modos de transmissão auxiliam na con�guração adequada para uma comunicação, principalmente em um ambiente de rede. Para tanto, as transmissões podem ser classi�cadas com relação à direção da comunicação, sincronia entre os Figura 1.3 – Transmissão full-duplex Fonte: Cabral e Seraggi (2017, p. 49). pontos e quantidade simultânea de informações que podem ser transmitidas. Analise as a�rmativas a seguir e marque V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s): I. ( ) Na transmissão assíncrona, deve ser utilizado um relógio de referência, conhecido como clock. II. ( ) Na transmissão full-duplex, a transmissão pode ocorrer em ambos os sentido simultaneamente. III. ( ) Na transmissão de uma comunicação serial, o �uxo de bits é feito de forma sequencial, um por vez. IV. ( ) Na transmissão simplex, não é possível ter mais que um receptor para a comunicação. Assinale a sequência correta: a) V, V, V, F. b) V, F, F, V. c) F, V, V, F d) F, V, F, F. e) F, V, V, V. Em uma rede de comunicação, é possível interligar uma grande quantidade de equipamentos, permitindo inúmeras combinações de comunicações. Isso poderia acarretar em um alto volume de material para os meios de transmissão, chegando a um ponto inviável �sicamente. Para tanto, foram desenvolvidas tecnologias de comutação(chaveamento), características dos equipamentos de telecomunicações. Esses comutadores possibilitam criar um caminho entre origem e destino quando demandado. Inicialmente, a comutação na telefonia era realizada manualmente por operadoras através de cabos de conexão em mesas operadoras. Esse tipo de comutação evoluiu para sistemas automáticos, em que, baseados em um endereço selecionado, a comutação do caminho é estabelecida automaticamente. Neste tópico, iremos abordar os diferentes tipos de comutação utilizados nas redes de comunicação, como a comutação por circuitos, a comutação por mensagens, a comutação por pacotes e os circuitos virtuais. Tipos de ComutaçãoTipos de Comutação Comutação de Circuitos Este tipo de comutação é encontrado principalmente nas redes de telecomunicações, em que um caminho físico (circuito) é construído desde a origem da comunicação até o seu destinatário. A comunicação só é iniciada se o caminho já estiver estabelecido (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). Na Figura 1.14, temos o exemplo de uma comutação por circuitos em uma rede de telecomunicações: Stallings (2005) menciona os seguintes passos para o estabelecimento de uma conexão por circuitos: Estabelecimento do circuito: antes da transmissão do sinal de informação, um circuito é estabelecido baseado nos dados que endereçam o destinatário, desde a origem até o destino. Transferência dos dados: os dados podem ser transmitidos pelo caminho estabelecido. Desconexão do circuito: após um período de transferência de dados, a conexão é encerrada por uma das partes (origem ou destino) e os circuitos são liberados para outras conexões. Figura 1.14 – Conexão por meio de uma rede pública de comutação por circuitos Fonte: Stallings (2005, p. 252). Segundo Kurose e Ross (2010), na rede de comutação por circuitos, os recursos necessários ao longo do caminho, como bu�ers e taxa de transmissão, devem ser reservados pelo período que durar a comunicação, garantindo uma maior qualidade e garantia de entrega da informação. Porém, torna-se também uma desvantagem no requisito e�cácia, pois mesmo que não haja informações a serem transmitidas, o circuito continua estabelecido, desperdiçando recursos. Comutação de Mensagens Na comutação por mensagens, os dados são enviados pelos nós de rede por caminhos disponíveis no momento da transmissão (SOUSA, 2009). É um tipo de comutação que funciona como o correio, em que a mensagem vai sendo transportada de um ponto a outro da rede até o seu destinatário, em um processo conhecido como store and forward (armazenar e encaminhar), conforme é apresentado na Figura 1.15: A ordem das mensagens entregues não é garantida, sendo esse controle feito pela aplicação do usuário. No caso de falta de con�rmação de recebimento do usuário, após um determinado período, a mensagem é retransmitida. Comutação de Pacotes Figura 1.15 – Comutação de Mensagens Fonte: Elaborada pelo autor. A comutação por pacotes é baseada na transmissão de mensagens divididas em pedaços, conhecidos como pacotes. Esse tipo de comutação é muito utilizada na comunicação de dados em uma rede de computadores, incluindo as redes de longa distância como a internet (SOUSA, 2009). Ela apresenta a vantagem de melhor aproveitar os recursos para a comunicação de dados, sem o potencial desperdício proporcionado na comutação por circuitos. O estabelecimento de um caminho cujos recursos serão reservados, característica da comutação por circuitos, não é apresentada na comutação por pacotes, pois os pacotes podem seguir por caminhos diferentes para chegar ao destino, dependendo das condições da rede. Isso possibilita que os pacotes possam chegar fora de ordem, sendo necessário, então, que sejam reagrupados e colocados na sequência correta. Pode ser realizado o gerenciamento de �uxo dos pacotes, controlando a sequência dos mesmos na rede. Na Figura 1.16, a seguir, temos um exemplo de comutação por pacotes, apresentando a desordem de sequência dos pacotes durante o processo de comutação por pacotes, sendo reordenados no destino. Figura 1.16 – Comutação por pacotes Fonte: Stallings (2005, p. 259). Conforme Kurose e Ross (2010), algumas características são inerentes às redes de comutação por pacotes: atraso, perda e vazão. O atraso se refere ao tempo que o pacote leva desde a origem, quando é transmitido, até o destino, quando é recebido e processado. Existem alguns tipos diferentes de atraso, como o atraso de processamento (tempo de processamento nos elementos da rede de comutação por pacotes), o atraso de �la (quando está sendo aguardado na �la dos elementos de rede para envio), o atraso de transmissão (tempo do elemento de rede para enviar o pacote para a rede) e atraso de propagação (tempo que um pacote leva para sair de um elemento de rede e chegar ao próximo). O tempo de atraso total (atraso �m a �m), desde a origem até o destino, é chamado de latência. Há também o atraso entre os pacotes recebidos, conhecido como jitter, que é causado pelo tratamento dos dados aos pacotes ao longo da rede. A perda de pacotes pode ocorrer em função de diversos fatores, como a �la de espera nos elementos da rede de comutação por pacotes. Se houver um atraso muito grande no pacote, este pode ser descartado, sendo, então, avaliada, consequentemente, a necessidade de retransmissão ou não desse pacote. A perda pode decorrer também das próprias limitações de recursos do elemento de comutação, como o espaço de armazenamento para os pacotes. Caso seja insu�ciente, os pacotes também podem ser descartados (perdidos). A vazão está relacionada à largura de banda disponibilizada para a comunicação de dados na rede de comutação de pacotes. Depende muito da largura de banda disponibilizada nos enlaces que compõem as conexões entre os elementos na rede (KUROSE; ROSS, 2010). Um dos meios de garantir um sequenciamento correto dos pacotes é através do uso de circuitos virtuais, em que é disponibilizado pela rede um caminho �xo para os pacotes até o término da conexão, como se fosse um circuito �xo. No próximo subtópico, falaremos um pouco mais sobre os circuitos virtuais. Circuitos Virtuais Os circuitos virtuais (virtual circuit) são conexões criadas e relacionadas a caminhos estabelecidos na rede de comutação por pacotes desde a origem até o destino, antes que os pacotes de dados sejam transmitidos. Utilizando o método de circuitos virtuais, uma rota pré-planejada pode ser estabelecida antes do envio de qualquer pacote. Como a rota é �xa durante o período dessa conexão lógica, o circuito virtual se assemelha muito aos circuitos físicos utilizados na comutação por circuitos. Cada pacote deverá conter um identi�cador de circuito virtual, além dos dados que devem ser transmitidos. Assim, com base no identi�cador, cada elemento de rede irá utilizar o mesmo caminho para direcionar os pacotes, conforme pode ser visto na Figura 1.17. Neste caso, não há a necessidade de processamento para o roteamento, tornando esse tipo de técnica mais rápida que a comutação por pacotes tradicional. Porém, demanda uma con�guração inicial dos circuitos virtuais para que os identi�cadores possam ser corretamente utilizados nos elementos de comutação da rede. Figura 1.17 – Comutação de pacotes utilizando circuito virtual Fonte: Stallings (2005, p. 261). Os circuitos virtuais também podem ser classi�cados como PVC ou SVC. PVC (Permanent Virtual Circuit) indica uma conexão virtual permanente, criada manualmente, sendo desfeita por intervenção humana. SVC (Switched Virtual Circuit) é uma conexão de circuitos virtuais criados sob demanda de protocolos de sinalização, de forma dinâmica. Assim, �nalizamos o tópico sobre tipos de comutação. No tópico a seguir, falaremos sobre os principais órgãos normatizadores (padronizadores) utilizados em redes de comunicação. praticar Vamos Praticar O tipo de comutação indica o método pelo qual as informações serão transportadas desde a origem até o seu destino. Em uma rede de computadores, é muito comum o uso de comutação por pacotes, fragmentandoas mensagens que devem ser enviadas em pedaços denominados pacotes. Para tanto, os elementos de rede devem atuar com esse tipo de comutação, realizando o processamento de cada pacote e dando o correto encaminhamento. Assinale a alternativa que indica corretamente o atraso �m a �m relacionado aos pacotes em uma rede de comutação por pacotes. a) Atraso de fila. b) Atraso de processamento. c) Jitter. d) Atraso de transmissão. e) Latência. Conforme Tanenbaum e Wetherall (2011), os fabricantes e fornecedores de elementos de rede têm suas ideias de como as coisas devem ser feitas. Porém, isso causaria uma ambiente caótico para as redes, com equipamentos tendo diversi�cadas formas de implementação, impedindo a comunicação adequada entre diferentes fabricantes. Para resolver esse problema, a indústria conta com padrões que visam a especi�car técnicas que apoiem a compatibilidade entre os produtos de redes. A seguir, serão apresentadas algumas entidades padronizadoras que normatizam padrões reconhecidos nacional e internacionalmente. Padrões Internacionais As autoridades de padronização internacional são divididas em duas classes: as que foram estabelecidas por tratados entre governos nacionais e as organizações voluntárias, que foram criadas independentemente de tratados. Em se tratando de redes de computadores, existem diversas organizações padronizadoras, como ITU, ISO, IETF e IEEE, que serão citadas a seguir (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). Entidades PadronizadorasEntidades Padronizadoras ITU A International Telecommunication Unit (ITU) tem como missão a padronização das telecomunicações internacionais, sendo que em 1947 se tornou um órgão das Nações Unidas. A ITU tem três setores principais: a ITU-T, que controla o sistema de telefonia e comunicação de dados, a ITU-R, que coordena o uso das frequências de rádio no mundo inteiro, e a ITU-D, que promove o desenvolvimento das tecnologias de informação e comunicação (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). ISO A International Standards Organization (ISSO) é uma organização voluntária independente, criada em 1946 e que possui um alcance global, tendo publicado uma variedade de padrões, como a ISO 9000, relacionada a padrões de qualidade e ISO 27000 voltada a segurança da informação. O trabalho da ISO é feito através de grupos de trabalho, reunindo milhares de voluntários de todo o mundo (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). IEC A International Electrotechnical Comission (IEC) foi fundada em 1906 e é a organização líder mundial na preparação e publicação de padrões internacionais para todas as tecnologias eletrônicas, elétricas e relacionadas. Promove uma plataforma para empresas, indústria e governo, para reuniões, discussões e desenvolvimento dos padrões internacionais que são requeridos (IEC, 2019). Alguns de seus padrões são desenvolvidos em conjunto com outra entidade padronizadora, a ISO. IETF A Internet Engineering Task Force (IETF) é um grupo de trabalho que faz parte da IAB (Internet Architecture Board), com a missão de publicar documentos que descrevem o funcionamento dos protocolos do modelo TCP/IP. Esses documentos são conhecidos como RFC (Request for Comments), sendo numeradas sequencialmente (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). IANA A Internet Assigned Numbers of Authority (IANA) é responsável por coordenar a raiz DNS, o endereçamento IP (distribuição de blocos IPV4 e IPV6) e outros recursos dos protocolos de internet (IANA, 2019). IEEE O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) é a maior organização pro�ssional do mundo. Publica uma série de jornais (artigos) e promove diversas conferências a cada ano, havendo um grupo de padronização que desenvolve padrões nas áreas de engenharia elétrica e informática. Na área de redes, importantes padrões foram criados pelo IEEE, como o comitê 802, que padronizou vários tipos de LAN (TANENBAUM; WETHERALL, 2011). ABNT A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma entidade padronizadora brasileira privada e sem �ns lucrativos, fundada em 1940. A ABNT é membro fundador da ISSO, da Comisión Panamericana de Normas saiba mais Saiba mais O IETF é a principal entidade padronizadora responsável pelas normas que padronizam os protocolos de comunicação na internet. Para tanto, são geradas as chamadas RFCs (Request For Comment). Para saber mais, acesse o Livro do IETF que menciona em detalhes como é o processo de elaboração e publicação das RFCs. ACESSAR https://www.nic.br/media/docs/publicacoes/1/o-livro-do-ietf.pdf Técnicas (Copant) e da Asociación Mercosur de Normalización (AMN) (ABNT, 2019). A ABNT atua na elaboração de normas brasileiras, além da avaliação de conformidade, dispondo de programas para certi�cação de produtos, sistemas e rotulagem ambiental (ABNT, 2019). praticar Vamos Praticar Leia o trecho a seguir: “Os padrões de�nem o que é necessário para a interoperabilidade: nem mais, nem menos. Isso permite o surgimento de um mercado maior e também que as empresas disputem com base na qualidade de seus produtos. [...] Isso �ca a critério de quem fabrica o produto”. TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de Computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. p. 46. Com base nesse contexto e nas informações apresentadas, assinale a alternativa que representa o padrão gerado pelo IETF para os protocolos de comunicação baseados no modelo TCP/IP. a) RFC. b) ISO. c) ITU. d) IANA. e) IEEE. indicações Material Complementar LIVRO Redes de Computadores Editora: Pearson Prentice Hall Autor: Andrew S. Tanenbaum e David Wetherall ISBN: 978-85-7605-924-0 Comentário: leia o capítulo 1 do livro Redes de Computadores, de Tanenbaum e Wetherall, em especial os tópicos 1.1, 1.2 e 1.6, nos quais são abordados o uso de redes de computadores nas aplicações cotidianas e os principais envolvidos na padronização de redes. Essa leitura irá complementar o entendimento dos assuntos tratados nesta unidade. FILME A�inal qual a Diferença entre as Topologias de Rede? Ano: 2018 Comentário: este vídeo retrata as diferentes topologias de rede com recursos visuais para que você possa compreender melhor as suas diferenças, utilizando cenários envolvendo acesso wi-�, conexões de computadores, servidores, hubs e switches. T R A I L E R conclusão Conclusão Nesta unidade, você teve a oportunidade de conhecer os meios de comunicação, desde seus elementos básicos até as entidades padronizadoras envolvidas. É importante o entendimento das comunicações, em especial a comunicação de dados, pois é a base para a qual as redes de computadores são construídas. Assim, como as pessoas se comunicam, tendo ao menos uma pessoa falando e outra ouvindo, dentro de um mesmo idioma, os equipamentos podem transmitir dados e outros receberem, dentro de um mesmo protocolo de comunicação, através do uso de um meio de comunicação. As arquiteturas de rede dependem muito de como esses meios de comunicação serão utilizados, para que possam atender as expectativas de funcionamento. referências Referências Bibliográ�cas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Conheça a ABNT. Disponível em: http://www.abnt.org.br/abnt/conheca-a-abnt. Acesso em: 6 nov. 2019. CABRAL, A. de L.; SERAGGI, M. R. Redes de Computadores: teoria e prática. São Paulo: Editora SENAC, 2017. IANA. Disponível em: https://www.iana.org/. Acesso em: 6 nov. 2019. http://www.abnt.org.br/abnt/conheca-a-abnt https://www.iana.org/ INTERNATIONAL STANDARDS AND CONFORMITY ASSESSMENT FOR ALL ELECTRICAL, ELECTRONIC AND RELATED TECHNOLOGIES. Sobre o IEC. Disponível em: https://www.iec.ch/about/?ref=menu. Acesso em: 6 nov. 2019. KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 5. ed. São Paulo: Addison Wesley, 2010. SOUSA, L. B. de. Redes de Computadores: guia total. São Paulo: Érica, 2009. STALLINGS, W. Redes e Sistemas de Comunicação de Dados. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005. TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de Computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. https://www.iec.ch/about/?ref=menu
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