Redes de Computadores 02

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Redes de Computadores
Aula 02
Visão geral de conceitos fundamentais
Nesta aula, você irá: 
1. Aprender sobre a topologia de redes OSI e TCP/IP.
2. Identificar interfaces, protocolos e serviços.
3. Entender os modos de transmissão.
4. Aprender sobre os fatores que podem degradar o desempenho de uma rede.
Arquitetura de Redes de Computadores
Uma arquitetura de rede de computadores se caracteriza por ter um conjunto de camadas que auxilia o desenvolvimento de aplicações para redes. 
Inicialmente o modelo de referência foi o OSI, que foi criado em meados dos anos 70 e inspirou  a criação do modelo TCP/IP.
O Modelo OSI tem como característica ser um modelo teórico, onde é muito bem definida a função de cada uma das sete camadas.
Mas o que seria uma distribuição em camadas?
Cada camada tem uma função, que pode ou não interferir na sua camada anterior ou posterior.
Arquitetura de Redes de Computadores
Para tentarmos fazer uma analogia, vamos imaginar uma viagem de avião. 
 Primeiramente você deve:
Na camada passagem aérea e bagagem, são realizados os serviços de compra e despacho de bagagem, realizados pelo balcão de check-in da companhia aérea. 
Nas camadas bagagem e abaixo são realizados o despacho e a entrega de bagagem. Essas atividades somente são realizadas, pois na camada acima o passageiro já realizou o check-in. Nesta camada a função é do serviço de coletade bagagens do aeroporto. 
Na camada dos portões se realiza a transferência do portão de embarque e desembarque.
Na camada decolagem/ aterrisagem se realiza a transferência do passageiro pela pista. 
Notem que, para todas as camadas o passageiro e suas bagagens tiveram que realizar uma função.
Este é um exemplo de uma arquitetura de camadas.
Para o modelo OSI existem sete camadas
Aplicação - Nesta camada é onde estão as aplicações de redes que mais se aproximam do usuário final. Nela incluem vários protocolos, como o HTTP (protocolo que provê requisição e transferência de arquivos pela WEB), SMTP (protocolo que provê transferência de mensagens na WEB).
Apresentação - A função dessa camada é prover serviços que auxiliem as aplicações de comunicação a interpretar o significado dos dados trocados.
Sessão - A função dessa camada é delimitar e sincronizar a troca de dados, incluindo um meio de construir uma forma de se obter pontos de verificação e de recuperação de dados.
Transporte - Tem a função de controlar o transporte de mensagens das camadas acima entre dois computadores que estão querendo estabelecer uma conexão. 
Os dois protocolos mais importantes dessa camada são o TCP e o UDP. 
Um pedaço da camada de transporte também é chamado de segmento.
Rede - A função dessa camada é prover o serviço de entrega do segmento ao destinatário. Como o segmento é um pedaço da camada de transporte, a camada de rede faz a função de etiquetar os segmentos com endereços de origem e destino, assim como o serviço dos correios ao postar uma carta. Esses pedaços são chamados de pacotes ou datagramas.
Enlace - Tem a função de procurar o endereço de entrega do datagrama. O datagrama viaja entre os equipamentos da camada de rede até encontrar o destinatário. Os pedaços desta camada são chamados de quadros.
Física - Tem a função de movimentar os BITS de um lugar para o outro. Essa camada representa os meios físicos de transmissão como os fios de cobre e os cabos de fibra ótica.
Saiba mais: para se ter uma idéia de como essas estruturas funcionam em conjunto, segue um vídeo ilustrativo:
Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=fmiC5lyc_X4
O modelo TCP/IP
Constitui um modelo também organizado por camadas. Em comparação com o modelo OSI, o modelo TCP/IP possui somente quatro camadas, as quais estão relacionadas de acordo com a imagem abaixo.
Leitura: Arquitetura de redes TCP/IP 
 http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Arquitetura-de-Redes-TCP-IP/329/3
Por que temos dois padrões de arquitetura?
Inicialmente o modelo OSI foi criado para garantir que cada camada tivesse uma função bem específica e fundamentada. Foi desenhada para padronizar as aplicações que iriam trafegar na rede “recém descoberta”, a APARNET. Esse modelo foi incluído nos cursos de redes por exigência da ISO (International Organization for Standardization) e continua presente nos dias de hoje. O Modelo TCP/IP foi desenvolvido utilizando como base o modelo OSI. Por ser mais enxuto e utilizar dois protocolos centrais de transporte, tornou-se em pouco tempo um padrão para as redes de computadores. 
VISÃO GERAL DE CONCEITOS
Para essa aula analisaremos a camada física do modelo TCP/IP. Lembrando que essa camada corresponde às camadas física e de enlace do modelo OSI. 
A camada física tem a finalidade de receber e transmitir bits através de um canal de telecomunicações.
A camada de enlace tem algumas funções que tentam fazer com que o tráfego de dados da camada física pareça livre de erros. Para isto a camada realiza:
MODOS DE TRANSMISSÃO
Interface
Dispositivo físico conectado entre o dispositivo *transmissor e o meio de transmissão, responsável por desempenhar as funções das camadas física e de enlace. Os dispositivos de interface mais utilizados atualmente são os modems e as placas de rede.
*computador, câmera, telefone, etc.
Canal
Meio a partir do qual trafega uma onda eletromagnética conduzindo dados. Num mesmo meio podemos estabelecer vário canais. Somente para ilustrar, uma das formas mais fáceis de perceber essa funcionalidade é a TV a cabo, pois nela se encontram vários canais e o seu aparelho receptor é responsável por sintonizar (selecionar) um deles para exibição. Mas, o meio físico não se limita a algo que você pode pegar porque o ar também é considerado um meio físico para transmissão: são as redes sem fio. 
Existem três modos diferentes de transmissão:
Modulação
Processo que modifica as características da onda constante, chamada de portadora, em sua amplitude, frequência ou fase. Ao se deformar devido a um sinal portador (o sinal a ser transmitido) esta varia sua característica proporcionalmente ao sinal modulador. Para modificar a onda portadora pode se empregar diversos algoritmos, mas os mais comuns são variações de amplitude, frequência e fase.
Sinal Analógico
Tipo de onda contínua que varia em função do tempo, onde possui infinitos estados entre o seu máximo e seu mínimo. Vantagens: não necessita de conversor, a transmissão é fácil.
Sinal Digital
Tipo de onda contínua com apenas dois estados (máximo 1  e mínimo 0 ). Vantagens: maior imunidade a ruídos, transmissão mais rápida e processamento direto do sinal recebido. Sinal de TV digital – ou está perfeito ou não sintoniza
Banda Passante
Também chamada de “largura de banda”, é o conjunto de valores de frequência que compõem o sinal. Informalmente, diz-se que são as frequências que "passam" pelo filtro. Na prática a banda passante é a onda portadora. As características da portadora (frequência, amplitude, modulação e alcance) vão definir a capacidade de transmissão de dados no canal.
FATORES QUE DEGRADAM O DESEMPENHO
Durante a transmissão e a recepção o sinal pode sofrer algum tipo alteração. 
 Os dispositivos possuem algoritmos de detecção e de correção de erros, mas em certas situações estes erros recebidos não podem ser corrigidos, sendo assim necessária a sua retransmissão. Caso sejam necessárias muitas retransmissões a sessão pode ser inviabilizada. Por exemplo, ao navegar na internet, quando demora a abrir uma página, a mensagem indica que o tempo limite estourou e pede para tentar novamente mais tarde.
Fatores que podem degradar a qualidade de uma transmissão:
Ruidos
Distorções decorrentes das características do meio e de interferências de sinais indesejáveis.
Ruído térmico – também chamado de ruído branco, é provocado pelo atrito dos elétrons nos condutores.
Ruído de intermodulação – ocorre quando sinais de frequências diferentes compartilham o mesmo meio físico.
Crosstalk – ou linha cruzada, é a interferência que ocorre entre condutores próximos que induzem sinais mutuamente.
Ruído impulsivo– pulso irregular com grande amplitude, não determinístico, provocado por diversas fontes
Atenuação
perda de energia por calor e radiação, degradando a potência de um sinal devido à distância 
percorrida no meio físico.
Ecos
Ocorrem devido à mudança na impedância em uma linha de transmissão, em que parte do sinal é 
refletido e parte transmitido. Quando o receptor recebe o mesmo sinal duas vezes não é possível 
separar um do outro e a conexão fica impedida.
Atraso
Um pacote, durante uma transmissão, trafega por vários segmento de rede, e pode passar por diversos roteadores e por vários tipos de meio de transmissão. Durante este percurso são somados os tempos necessários à recepção, à leitura e à retransmissão em todos os pontos intermediários. A soma dos tempos se chama atraso.
 Os tipos de atraso são: atraso de transmissão, atraso de fila, atraso de processamento e atraso de propagação.
Perda De Pacotes
Durante uma transmissão, os comutadores mais complexos organizam filas de pacotes recebidos, classifica-os, organiza-os em filas de entrada, processa um a um os pacotes recebidos, decide qual a interface de saída com o endereço de destino e, finalmente, organiza a fila de saída. Após esse processamento, dependendo do tipo e qualidade do canal, pode haver um atraso para obter acesso ao meio e para transmitir todo o pacote. 
 Essa organização de pacotes de entrada é feita e armazenada num espaço de memória. Caso o espaço de memória atinja o seu limite de armazenamento, os próximos pacotes a entrarem serão perdidos.
Saiba Mais
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.
OUTRAS REFERÊNCIAS 
No site: www.books.google.com.br/books consulte o livro:
Computer Networks
inauthor:"Andrew S. Tanenbaum"
Consulte e resolva exercícios relacionados aos temas:
Material sobre camada física.
http://www.youtube.com/watch?v=5nIKXR9el9M&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=a77rlGwPBkY
Nesta aula, você: 
Aprendeu sobre a topologia de redes OSI e TCP/IP.
Analisou as camadas que representam cada modelo.
Conheceu os conceitos gerais de transmissão.
Aprendeu sobre os fatores que podem degradar o desempenho de uma rede.
Na próxima aula, abordaremos os seguintes assuntos:
Principais dispositivos de interconexão de rede.
A utilização desses dispositivos.
Associar os dispositivos às camadas do modelo OSI e TCP/IP.