Introdução

1. Introdução Tecnologias de LAN e topologias de rede

2. Introdução • A maioria das redes de computadores são locais. • E são projetadas para compartilhar um meio comum de comunicação de dados.

3. Introdução • Comunicação direta: ponto a ponto: • Também conhecido como rede de malha (mesh network). • Tem três propriedades interessantes: • Pode usar hardware diferentes para cada transmissão; • Tem acesso exclusivo sobre o canal; • Apresentam um modo seguro para transf. de dados.

4. Rede ponto a ponto • Conexões independentes ponto a ponto:

5. Rede ponto a ponto • Desvantagem: • O número de conexões ou pares de fios, cresce exponencialmente: • Conexões diretas necessárias = (N2-N)/2, onde N é o n. De computadores.

6. Padrões • No final dos anos 60 e início dos anos 70, foram inventadas as chamadas rede locais para substituir as caras redes ponto a ponto. • Essa tecnologia permitia que diversos computadores compartilhassem um meio de comunicação para conexões locais. • Se tornou uma tecnologia popular: baixo custo.

7. Padronização • A tecnologia das LANs só foi possível se desenvolver graças aos princípios de referência apresentada abaixo: • O princípio da localidade temporal de referência - diz que um computador tenderá a se comunicar com o mesmo conjunto de computadores; • O princípio da localidade física de referência - diz que os computadores próximos tendem a se comunicar mais uns com os outros.

8. Topologias de LAN • As LANs utilizam diferentes tecnologias e elas são classificadas em termos de topologias. • Existem três grandes categorias ou topologias utilizadas na tecnologia LAN: • Estrela; • Anel; • Barramento.

9. Topologias de uma LAN • Topologia de estrela. • Todos os computadores se prendem a um computador central.

10. Topologias de uma LAN • Topologia em anel • São projetados para formar um loop fechado; • Um cabo conecta a um computador ao outro, depois outro cabo conecta o último computador ao computador seguinte.

11. Topologias de uma LAN • Consiste em um único cabo longo ao qual os computadores se acoplam. • Qualquer computador pode se comunicar com qualquer outro computador. • É necessário uma coordenação.

12. Topologias de uma LAN • Cada topologia tem vantagens e desvantagens: • As topologias em anel têm a facilidade para coordenarem o acesso, porém um cabo cortado derrubaria toda a rede; • Uma topologia baseada em estrela não tem a fragilidade de um cabo cortado; • A topologia em barramento têm a mesma desvantagem de uma rede em anel, porém exige menos fios que uma estrela.

13. Exemplo de rede de Barramento • O padrão Ethernet foi inventado pela corporação Xerox no início dos anos 70. Com apoio da Digital Equipament e da Intel, formaram um padrão chamado DIX Ethernet. • A IEEE controla os padrões Ethernet.

14. Padrões Ethernet • Versões atuais operam em três diferentes larguras de banda: • 10mbit/s (padrão original); • 100mbit/s (Fast Ethernet); • 1gbits/s (Gigabit Ethernet).

15. Exemplo de rede de Barramento • Funcionamento: • O acesso é compartilhado, mas apenas um computador pode transmitir em um dado instante no meio, enquanto que os demais computadores deverão a vez para ter acesso; • Nesta topologia, múltiplos computadores podem estar conectados ao barramento.

16. O uso da técnica CSMA • Detecção de portadora em redes de acesso múltiplo. O CSMA - Carry Sense on Multi-Access Networks - é o mecanismo usado para coordenar a transmissão numa rede Ethernet. O padrão Ethernet não tem uma central capaz de coordenar os acessos de cada computador no meio. Ao invés disso, cada computador participa de um esquema chamado CSMA para ter o acesso no meio. A idéia é simples. Antes de falar, cada computador verifica se já existe algum sinal no cabo (meio), se houver, significa que o meio está em uso e portanto ele deve aguardar.

17. CSMA/CD • A técnica CSMA apenas detecta se o meio já está em uso, e evita que se interrompa uma comunicação em andamento por outro computador. • O que ocorre se dois computadores decidem transmitir no mesmo instante?

18. CSMA/CD • O padrão Ethernet especifica também uma técnica para detectar colisões - (collision detection - CD). • Colisões são na verdade interferências que ocorrem quando dois computadores estão transmitindo ao mesmo tempo. • A técnica CSMA/CD também permite recuperar a transmissão de dados.

19. CSMA/CD • Na ocorrência de uma interferência, cada computador aguarda até que o meio fique silencioso para iniciar novamente a transmissão. Cada computador espera um intervalo de tempo aleatório entre 0 e D para iniciar. • Se as colisões continuarem, o intervalo de tempo aumentará na proporção exponencial binário. Ex: 2D,4D,8D... • Está técnica de atraso é também chamada de Backoff.

20. LANs sem fio • As LANs (Ethernet) sem fios utilizam uma técnica variante chamada CSMA/CA. • Operam em 900mhz com taxa de transmissão de 2mbs. • O funcionamento é diferente porque: • Um computador não pode presumir que uma ausência de sinal signifique que o canal está livre; • O sinal é de baixa potência e pode sofrer bloqueio de sinal.

21. Colisão em redes sem fio • Computador 1 pode enviar um pacote para o computador 2, mas o computador 3 não pode ouvir e portanto poderia tentar enviar algo para o computador 2 também.

22. CSMA/CA • As LANs sem fio utilizam um esquema diferentes chamado CSMA/CA - Carry Senser Multiple Access with Collision Avoidance. • Consiste em transmitir um pequeno pacote de controle ao receptor. Sua confirmação assegura que o transmissor poderá transmitir para o outro computador; • Mesmo que dois computadores comecem a transmitir, cada um, um pacote de controle simultaneamente, o CSMA/CA permitirá que o receptor detecte os sinais como uma interferência ou colisão, nesse caso, ambos os transmissores ficarão sem resposta e aguardarão um tempo aleatório antes de tentar iniciar novamente suas transmissões.

23. Exemplo rede em anel • O modelo IBM Token Ring: • Cada computador tem um cabo que interliga ao outro computador. As conexões formam um circulo fechado; • Tem um esquema especial de coordenação chamado token para dar acesso ao meio; • Somente um computador por vez te acesso ao meio, mas de forma justa.

24. Exemplo rede em anel • O token é um padrão diferentes de bits que o hardware gera automaticamente e passa de computador para outro computador de forma única; • Um computador só tem direito de transmitir dados quando tiver o token; • Os erros podem ser verificados pela comparação dos bits recebidos e transmitidos no anel.

25. Exemplo de redes em anel • Anel FDDI. • Utiliza dois cabos de fibra de vidros; • Tem redundâncias as falhas.

26. Exemplo de redes em estrela • Inventadas pelas companias telefonicas, as redes ATMs permitem altas taxas de transmissão de dados. • O elemento principal desta tecnologia é o switch ATM que permite interconectar diversos computadores.

27. Exemplo de redes em estrela • Uma conexão com um computador consistem em um par de fios de fibra de vidro. • Atingem velocidades de pelo menos 155 Mbps.