RED29005 2017-2

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Índice

Carga horária, Ementas, Bibliografia

Plano de Ensino

Dados Importantes

Professor: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 5as e 6as das 11:35h às 12:30h (Sala de Desenvolvimento de TELE II ou COTEL)
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED

Avaliações

Resultados das Avaliações

Matrícula Aluno A1 A2 A3 P REC A1 REC A2 REC A3 REC P MÉDIA NF
Allex 100/0/0/0/0 -0 0/0/0/0-0 0/0/0/0-0
Ana Paula 100/100/100/100/90 -93 100/100/97/47-62 80/90/90-90 25 70 78 80
TuTui 100/100/100/100/100 -93 90/100/93/80-84 80/90/80-83 35 68 84 90
Paulo 100/100/100/100/100 -93 80/100/90/63-71 80/90/60-69 45 68 75 80
Renan 100/100/100/100/100 -93 90/100/93/63-72 80/90/80-83 30 65 78 80
Theodor 100/100/100/100/100 -93 100/100/96/6776 80/90/90-90 30 55 77 80

LEGENDA E DETALHES

An = Avaliação n
A média das An é 70% da Avaliação final (n=1,2 e 3);
Cada An é composta por:
* 70% de uma atividade principal como artigo, resenha, seminário, experimento entre outros;
* 30% de Avaliação Individual da avaliação n correspondente (AIn) - que é a média de notas de atividades extras e nota final atribuída pelo professor (não informada no quadro de notas) a qual reflete os méritos do aluno no desempenho, assiduidade, cumprimento de tarefas, trabalho em equipe e em sala ou de listas de exercícios ou ainda tarefas para casa. Assim o penúltimo valor da sequencia desses componentes resulta no valor final de AIn;
Componentes da A1
Redes de acesso (aula 27/07)/Questões sobre UART(aula 03/08)/Framming e FCS(aula 21/08)/AI1 final com outros méritos/Seminário - Final A1
Componentes da A2
Relatório Netkit sobre IEEE802.1d (aula 25/09)/ Simulações com Packet Tracer (aula 26/10)/AI2 final com outros méritos/Artigo Journal - Final A2
Componentes da A3
Projeto FORT - Wireless(aula 23/11)/AI3 final com outros méritos/Resenha - Final A3
P = PROVÃO final
Prova escrita, teórica com peso de 30% da Avaliação Final; Contempla todo conteúdo abordado na disciplina;
REC An e P = Recuperação da Avaliação An e P
A recuperação de todas An serão em data específica marcada com a turma e o aluno só tem a obrigação de recuperar (An ou PF)<60;
np = não publicado aqui.
NF = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos considerando a fórmula abaixo
NF = 0,234(soma{MaiorNota{An,REC An}}) + 0,3(MaiorNota{P,REC P}})

Se NF < 60 --> Reprovado
Se >=60 --> Aprovado



Toda vez que voce encontrar a marcação ao lado de alguma atividade, significa que essa atividade estará sendo computada na avaliação como AIn de An. O prazo estabelecido para entrega estará destacado ao lado da atividade. Portanto, não perca o prazo limite para entrega. Atividades entregues fora do prazo terão seu valor máximo de nota debitado de 10 pontos ao dia.

Recados Importantes


Uso da Wiki: Todo o repositório de material de apoio e referências de nossas aulas passam a usar a Wiki de tele. Para interação fora da sala de aula, acessem nosso grupo no whatsapp.


ATENÇÃO: Uma avaliação poderá ser recuperada somente se existir justificativa reconhecida pela coordenação. Desse modo, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.

Material de Apoio

Tabela de leitura básica das Bibliografias recomendadas (PARA O PROVÃO FINAL)
Referência Tópicos Observações
Kurose 5ª edição 1.1, 1.2, 1.3, 5.8.
Forouzan 4ª edição cap 3, 4.3, 6.1, 8.3 e 18.1
Tanenbaum 4ª edição cap 4, 5.4.5 (ou seção 5.6.5 da 5ª ed.)


Atividades extra sala de aula
  • LISTA1 de exercícios para a avaliação A1 - parte 1
  • LISTA2 de exercícios para a avaliação A1 - parte 2
  • LISTA3 de exercícios para a avaliação A2
  • LISTA4 de exercícios para a avaliação A3


Slides utilizados durante algumas aulas


Manuais e outros

Bibliografia Básica

  • Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose.
  • Redes de Computadores, 4a edição, de Andrew Tanenbaum.
  • Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a edição, de Behrouz Forouzan.

Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:

Softwares

  • Netkit: possibilita criar experimentos com redes compostas por máquinas virtuais Linux
  • IPKIT: um simulador de encaminhamento IP em java (roda direto no navegador)

Diário de aulas RED29005 - 2017-2 - Prof. Jorge H. B. Casagrande

27/07 - Redes de Acesso

27/07 - Redes de Acesso

  • Apresentação da disciplina e plano de ensino;
  • Componentes de uma infra-estrutura de telecomunicações - níveis de ISP, PoP e Last mile;
  • Visão geral de uma WAN e uma rede de acesso - meios de transmissão;
  • Tarefa pra casa: Fazer uma leitura das seções 1.1 à 1.3 (inclusive) do livro do Kurose, 5a edição e além das explicações básicas sobre as redes de acesso colocadas em sala. Descreva brevemente as principais tecnologias de redes de acesso (Dial-up, xDSL, HFC, FTTH e Wireless) em termos de: Alcance, complexidade da rede, banda passante (Mbps) e serviços possíveis ao cliente, sempre no ponto de vista do PROVEDOR DE SERVIÇOS (ISP). Para completar algumas informações de seu resumo use as outras bibliografias indicadas de nossa disciplina, a revista RTI (www.rtionline.com.br - edição julho/15) ou mesmo a googlelândia... ;)

Dial-up Aluno: Allex Magno
Internet discada, ou simplesmente Dial-up, utiliza a rede pública de telefonia comutada.
Como é realizada este tipo de conexão?
O usuário disca um numero de telefone ISP(Internet Service Provider - ou, simplesmente, Provedores) e realiza uma ligação telefônica tradicional.
O modem da residência converte o sinal digital em sinal analógico para transmitir na linha telefônica e, do outro lado, na central telefônica, o modem do ISP converte o sinal analógico em digital para inserir dados no roteador.
A internet discada possui duas grandes desvantagens:

  • Taxa máxima de 56kbps; e
  • Bloqueia o acesso a linha telefônica comum.

Apesar de ser extremamente lenta, a internet discada ainda é utilizada em locais remotos ou em áreas rurais onde outras formas de conexão ainda são muito caras.


XDSL – Digital Subscriber Line Aluno: Paulo

Normalmente uma residência obtém acesso DSL à Internet da mesma empresa que fornece acesso telefônico local com fio. Assim, quando a DSL é utilizada, uma operadora do cliente também é seu provedor de serviços de Internet. A linha telefônica transmite, simultaneamente, dados e sinais telefônicos, que são codificados em diferentes frequências:

- canal de downstream : 50kHz a 1MHz
- canal de upstream : 4kHz a 50kHz
- canal de telefone comum: 0 a 4kHz

Em termos de complexidade, é necessário um modem DSL no endereço do cliente para trocar dados com o DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), que nada mais é um equipamento que separa as informações de dados e os sinais telefônicos, e dá o devido fim aos mesmos.

A tecnologia DSL provê normalmente uma banda de 1 a 2 Mbps de download e até 1 Mbps de upload. Algumas vertentes da tecnologia DSL, como a VDSL (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line) provê um download de até 55 Mbps e até 20 Mbps de upload. Tudo isso com uma distância de até 15 Km da operadora até o cliente.


HFC – Hybrid Fiber Coax

Aluna: Ana Paula

  • Hfc.gif

A rede de HFC (Hybrid Fiber Coax) é uma estrutura de TV a cabo, responsável pela transmissão de canais de TV e que também disponibiliza o acesso à internet para os seus assinantes através do mesmo cabo.

Essa estrutura requer 4 partes importantes para o seu funcionamento, sendo elas o centro de operações, seguido pela rede tronco (ou nós ópticos), depois a rede de transmissão e por último a rede do usuário.

O centro de operações(headend) é responsável pelo controle de tráfego de seus assinantes, monitoramento da rede, comunicação com os satélites para os serviços de TV, receptores terrestre de sinal de TV e comunicação com os demais centros de operações. É através do centro de operações que o assinante recebe o sinal da TV, uma vez que o sinal chega no centro de operações, o mesmo sinal será multiplexado para ser enviado até o assinante. Dentro do centro de operações existe o CMTS (Cable Modem Termination System), um conjunto de dispositivos responsáveis pelo roteamentos dos pacotes IP dos clientes para a internet e telefonia. Estes pacotes que são originados nos assinantes chegam ao CMTS através de frames (camada de enlace), no qual o CMTS irá extrair os pacotes IP e efetuar o roteamento. Se os pacotes recebidos forem de dados do usuário, os mesmos serão encaminhados até o roteador de borda que trabalhará como gateway. Mas se os pacotes forem de telefonia com destino a rede de telefonia convencional, será realizada a conversão do sinal e transmitida ao destino. O CMTS não gerencia a transmissão e recepção de canais de TV e sim apenas o tráfego de dados de internet e telefonia. Outra função que o CMTS é responsável é o gerenciamento dos dados na rede DOCSIS através de EMTA’s, utilizando os protocolos e versões do DOCSIS. Cada versão do protocolo define os parâmetros das transmissões de dados até o assinante, desde o canal utilizado até às taxas de transmissões. A partir desse centro de operações, é utilizado o cabo de fibra óptica até a rede tronco.

O tronco é responsável pela conversão do sinal óptico para elétrico e assim este sinal será enviado através de cabo coaxial. Dentro do tronco existem estruturas redundantes de fibra óptica em forma de anéis, nos quais se unem a conjuntos de nós primários. Estes nós primários são responsáveis pela alimentação dos nós secundários, que podem ser em estruturas de anéis ou barramento de fibra óptica. É no nó secundário que o sinal óptico será convertido para sinal elétrico e em seguida utilizado com o cabo coaxial para enviar as informações até os assinantes. Cada nó poderá atender cerca de 500 a 2000 pontos de assinantes,dependendo da largura de banda e se faz necessário amplificadores de sinal para que não ocorra perda de sinal ou ruído até o assinante.

A rede de transmissão utiliza o cabo coaxial como meio físico até o modem do assinante. Este meio pode sofrer grandes atenuações, devido a distância até o cliente, sendo assim se faz necessário o uso de amplificadores de sinais. Além disso, é necessário a utilização de TAP, um dispositivo que é responsável pela distribuição e combinação dos sinais RF. Logo após o TAP, temos a instalação do DROP, que nada mais é que um cabo coaxial que não ultrapassa de 200m, responsável pela transmissão do sinal até o assinante.


A banda passante disponível pelo cabo coaxial é de 750MHz, no qual é dividida em 3 partes: de 5MHz até 42 MHz: Reservado para o envio de dados do assinante para o CMTS. de 54MHz até 550MHz: Faixa reservada para a recepção dos canais de TV. de 550 até 750MHz: Faixa reservada para o recebimento dos pacotes IP.

Por último temos o cable modem, um equipamento responsável pela modulação e demodulação do sinal RF para bits. Este modem recebe e transmite as informações entre a CMTS e o assinante, seja downstream, upstream e os canais de TV.


FTTH – Fiber-To-The -Home

Aluno: Maria Fernanda Tutui

O FTTH é uma tecnologia que visa levar a fibra óptica até o usuário final. A fibra óptica apresenta taxas de transmissão mais significativamente altas que a de par de cobre trançado ou de cabo coaxial. A tecnologia FTTH pode prover taxas de acesso à Internet na faixa de gigabits por segundo, porém os provedores FTTH oferecem diferentes taxas, a maioria dos clientes preferem taxas de download de 10 a 20 Mbps e de upload na faixa de 2 a 10 Mbps.

Quanto a complexidade da rede, geralmente cada fibra que sai da central telefônica é compartilhada por diversas residências, sendo dividida em fibras para cada cliente conforme ela se aproxima das mesmas. Existem duas arquiteturas concorrentes para essa rede de distribuição óptica: redes ópticas ativas (AONs) e redes ópticas passivas (PONs).


WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

Aluno: Renan A rede WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) popularmente conhecida como WiMax (Padrão IEEE 802.16), é uma rede local sem fio, que consegue cobrir uma distância de até 50 km, oferecendo uma taxa de transmissão de até 75 Mbps. O seu funcionamento é semelhante a qualquer tecnologia celular convencional, utiliza uma estação de base para estabelecer uma conexão sem fio com o cliente, podendo essa ser uma conexão ponto a ponto(visada direta) ou multiponto (Uma base para vários clientes), o que possibilita por exemplo, conectar diversos escritórios regionais, ou setores de alguma instituição, sem ser necessário uma grande estrutura cabeada, tendo um menor custo.


Wireless – Wireless Network

Aluno: Theodor Konrad Wojcikiewicz

A rede wireless (ou rede sem-fio) é um tipo de tecnologia que permite a troca de dados e informações sem a utilização de quaisquer tipo de cabeamento. Esta tecnologia permite o uso de aparelhos móveis com uma liberdade limitada apenas pelo alcance do transmissor.
Esta liberdade é concedida graças a equipamentos diferentes tecnologias que, graças a uma transmissão que utiliza o ar como meio, transmite os dados entre o usuário em um dispositivo móvel a um dispositivo fixo, que os envia pelo cabeamento para a rede.
Apesar de considerarmos o wireless como uma única tecnologia sem fio, ele possui diversas abordagens diferentes que variam de acordo com a necessidade. Entre essas tecnologias temos o Bluetooth, Wi-fi, RONJA, WiMAX, Mesh, WiGig, Irda, entre tantas outras.
O alcance máximo destas tecnologias variam de acordo com a proposta, variando desde 10 metros com o Bluetooth até 130 metros no Wi-fi (em ambientes abertos). Devido a esta diferença, irei descrever um pouco sobre as duas mais comunalmente utilizadas, o Bluetooth e o Wi-fi.
O bluetooth é uma tecnologia que utiliza uma banda passante de 2.4Ghz a uma taxa de 1Mbps e permite que um usuário transmita um arquivo até no máximo sete. Seu alcance máximo é limitado a 10 metros. O usuário que envia os arquivos é chamado de mestre e os que recebem, escravos. O bluetooth não permite uma alta complexidade na rede por esta limitação na quantidade de usuários escravos.
O wi-fi possui uma banda passante e velocidades que variam de acordo com a tecnologia, de 2.4Ghz até 5.7Ghz, e velocidades de 2Mbps (802.11a) até 1300Mbps(802.11ac, em teoria, segundo o fabricante). O wi-fi permite um alcance de 30 metros dentro de locais fechados até no máximo 130 metros em locais abertos. A complexidade vai variar de acordo com a quantidade de roteadores e repetidores presentes em uma rede. Quanto maior a quantidade, maior o alcance e abordagem desta rede, facilitando a utilização pelos usuários.
Por fim, o provedor de serviços pode utilizar-se desta tecnologia wireless através de hotspots pagos ou financiados de acordo com o marketing em diferentes locais da cidade. O provedor oferece o serviço em troca de marketing quando o usuário utilizar o serviço em locais e ambientes  credenciados. Este tipo de marketing inclui publicações em redes sociais, propagandas no navegador iniciadas ao logar ou até mesmo os emails promocionais, vulgarmente conhecidos como SPAMS.



31/07 - O modelo básico de Comunicação de Dados

31/07 - O modelo básico de Comunicação de Dados

  • Discussão sobre a aula anterior;
    • As redes de acesso versus redes de transporte;
    • As redes LAN versus redes WAN e MAN.
  • A banda passante e os meios metálicos de transmissão;
  • O modelo básico de comunicação de dados.
03/08 - Comunicação Assíncrona e Interfaces Digitais

03/08 - Comunicação Assíncrona e Interfaces Digitais

Comunicação Assíncrona e Interfaces Digitais

ATENÇÃO: Para reforço dos assuntos tratados nesta aula e da aula anterior, faça uma leitura do capítulo 3 completo e da seção 4.3 do capítulo 4 do Forouzan

  • Comunicação Assíncrona - UART (veja seções correspondentes desta referência);
  • A Interface Digital - camada física;
  • O modelo básico de comunicação de dados sem DCEs (modens): comunicação cross-over;
  • O modelo básico de comunicação de dados com DCEs: comunicação pino-à-pino;Q3_redes2.jpg
Exemplo de circuito de Interface Digital (ID) duplex usando comunicação com Interface Digital RS232C.


  • Experimento: Comunicação entre Computadores via porta serial;

Questões sobre o modelo básico de comunicação serial

Cada aluno deve responder as questões abaixo e publicar as repostas na tabela à seguir até 07/08 às 15:40h.

1) Em nível de conexão elétrica entre os computadores (comunicação física), mesmo com a “salada” de cabos e adaptadores utilizados, efetivamente somente 3 fios fizeram parte na comunicação serial assíncrona entre os computadores. Use e ilustre um circuito básico de uma UART que tem como padrão de interface digital uma RS232C para explicar como os caracteres digitados entram e saem por este circuito na ID e na UART.

2) Em nosso experimento verificamos que existem erros na comunicação quando se configura um ou mais parâmetros diferentes entre PCs. Por outro lado, usando paridades diferentes, não ocorrem erros pois a conferência dela seria útil somente para as camadas superiores como a de enlace, não envolvida neste experimento. Em função dessas observações e de como é organizada a estrutura de uma comunicação assíncrona, responda porque não se observa erros quando os PCs são configurados com quantidades de stop bits diferentes. Poderiam ocorrer erros em alguma outra situação nesta condição de configuração?

3) Descreva uma sequência de bits (0 e 1) que representa a transmissão em modo assíncrono de seu primeiro nome com a primeira letra maiúscula. Considere a codificação ASCII serialmente transmitidos a partir do bit menos significativo (LSB) e com configuração do caractere assíncrono conforme a seguir: Ana: 8E1; Maria 7O2, Paulo 8N2, Renan 7E1 e Theodor 7N1.


Aluno Questões Respostas
Ana 1

Para iniciar uma comunicação entre dois dispositivos através do cabo RS232, é necessário realizar a conexão física entre os dois dispositivos. Nessa conexão,

serão utilizados o pino 5 (GND ou Terra), pino 2 (Recepção de dados) e o pino 3 (transmissão dos dados), conforme a imagem abaixo:

Modificado.jpg

Ambos os dispositivos estão inicialmente em estado repouso. A seguir, vamos supor que a comunicação começará do computador 1 para o computador 2. Em todas as

trocas de informações devem constar o bit de inicialização (start bit) que é o bit oposto do sinal atual do sistema, ou seja, se o computador estiver em nível

lógico 1, o start bit será 0. Logo após o start bit será transmitido os bits que compõem o dado, no qual usaremos 8 bits para representar um caractere e também

será transmitido o bit de paridade de acordo com a configuração (even, odd, ou none) responsáveis pela detecção de erro na transmissão dos dados. Por último

temos o stop bit, responsável por informar que aquele é o final da transmissão dos dados, sendo este também oposto ao sinal inicial do sistema. O estado repouso

do computador 1 é de -12V, sendo assim o primeiro bit de transmissão deverá ser o inverso, logo o start bit será 1. Após o start bit, vem uma sequência de 8 bits

que determina o caractere “A”. Para detecção de erro, é utilizada a paridade Even, no qual é representado pelo bit 0. Por último temos o stop bit, oposto ao sinal

de repouso do sistema, sendo este nível lógico 1.


Modificado2.jpg


2

O uso do stop bit tem como objetivo informar que aquela comunicação se encerra ali, ou seja, é um bit que indica a finalização da recepção da mensagem.

Com valores de stop bit diferentes, não ocorrerá erros ao ler a mensagem

3

A: 00000 1 10000010 0 1 00000

n: 00000 1 10000110 1 1 00000

a: 00000 1 01110110 1 1 00000

00000 1 10000010 0 1 0000000000 1 10000110 1 1 0000000000 1 01110110 1 1 00000

Maria 1

Para a transmissão UART usando um RS232C é necessário primeiramente que os dois dispositivos estejam conectados fisicamente.

A transmissão se dá efetivamente a partir de 3 cabos do RS232C, os quais estão representados na figura a seguir como: pino 2, para a recepção de dados, pino 3 para a transmissão de dados e pino 5 GND para terra.

ExercicioRedes2.png

Partindo do princípio que os dois dispositivos estão em estado de repouso, bit 0, por exemplo. A conexão é tem início por um bit de inicialização (start bit), neste caso bit 1.

Logo em seguida são transmitidos os dados em um bytes e para cada byte é enviado um bit de paridade para controle.

Assim que todos os bytes forem transmitidos a fim de encerrar a transmissão são transmitidos os stop bit/bits, cujo sinal é oposto ao de repouso, neste caso bit 1.

2

Nestas circunstâncias não percebemos erros pois quando falamos de stop bits falamos de frações de segundos.

Em um cenário onde digitamos caracteres, mesmo que digitássemos o mais rápido que pudéssemos não seria suficientemente rápido para que o computador não conseguisse interpretar cada um dos caracteres digitados. Esse erro ocorreria por exemplo se estivéssemos falado de troca de dados entre duas máquinas.

3
Repouso Start bit M Odd Stop bit Stop bit Start bit a Odd Stop bit Stop bit Start bit r Odd Stop bit Stop bit Start bit i Odd Stop bit Stop bit Start bit a Odd Stop bit Stop bit
...0000 1 1011001 1 0 0 1 1000011 0 0 0 1 0100111 1 0 0 1 1001011 1 0 0 1 1000011 0 0 0
Paulo 1

Utilizamos apenas 3 pinos para a nossa comunicação serial. O pino 3, por onde a informação é enviada. O pino 2, por onde a informação é recebida. E o pino 5, usado para igualar o nível de tensão nos dois computadores.
Uart bus.jpg

2

Os bits de parada não só indicam o fim da transmissão mas também dão aos computadores alguma margem de erro nas velocidades de clock. Quanto mais bits são usados para bits de parada, maior a leniência na sincronização de clocks diferentes, mas a taxa de transmissão fica mais lenta. Dessa forma não existe erro por configuração de stop bit diferente. Porem, caso a velocidade de transmissão esteja configurada de forma diferente entra os computadores, aí sim os erros irão aparecer.

3

P=0101 0000
a=0110 0001
u=0111 0101
l=0110 1100
o=0110 1111

Logo, a sequência de bits, sem paridade e com dois stop bits fica:

...00000 1 00001010 00 1 10000110 00 1 10101110 00 1 00110110 00 1 11110110 00 00000...

Renan 1
   Foram utilizados apenas 3 pinos do conector DB9 (fios de transmissão, recepção e GND). Os sinais trocados eram de transmissão (do TX) e recepção (do RX) de dados e o GND para ter o referencial do terra.

Questao1 renan.jpg

2
  O Stop bit define somente o intervalo de tempo entre a transmissão dos caracteres, não ocorrem erros pois os caracteres chegam adequadamente, podendo apenas ter um atraso entre a comunicação. Pois só irá ser enviado um novo caractere após a confirmação de chegada do anterior.Já com valores diferentes de baudrate, ocorrem erros, devido ao fato de influenciar diretamente na taxa de transmissão, fazendo com que se perca bits no processo.
3

R= 01010010
e= 01100101
n= 01101110
a= 01100001
n= 01101110

Pelo padrão de comunicação serial 7e1: 7 bits de dados, paridade par (Even), 1 bit de parada, a sequência é:

0000 1 0100101 1 0 1 1010011 0 0 1 0111011 1 0 1 1000011 1 0 1 0111011 1 0000

Q3 renan.jpg


Theodor 1

Redes 2 theodor.png

Antes de iniciar quaisquer transmissão de dados, é necessário conectar os dois computadores via cabo RS232C. Quando conectado, os dois computadores ficam no nível lógico 1 (em repouso), de acordo com a tensão recebida pela porta 5 GND. Um dos usuários, então, inicia a comunicação.
Um bit é então enviado (bit start) e em seguida os 8 bits seguintes correspondem a informação (caractere) digitados e um bit final (bit stop), correspondente ao final da mensagem. Todos estes bits foram carregados através da porta de comunicação 3 TX do computador A e recebidos pela porta 2 RX do computador B.
Vale lembrar que ao lançar o bit start ele muda o nível lógico para 0, significando que não está mais em repouso e que ao terminar, no bit stop ele o coloca novamente em nível lógico 1 (em repouso). 

 
2
Estes erros não ocorrem porque o stop bit em tempos diferentes só correspondem ao término da mensagem.
Um exemplo prático disso seria uma conversa entre duas pessoas. A primeira conta a piada mas não avisa que terminou, so espera a reação da outra. A outra fica esperando a primeira terminar e não ri. Quando a primeira revela que era isso a piada, a segunda começa a rir. Isto é um stop bit atrasado. Atrasa a comunicação, mas não estraga a mensagem. A piada foi toda recebida, só houve um pequeno problema na recepção pela segunda pessoa.
De acordo com a comunicação assíncrona só é possível receber uma nova mensagem se um star bit for recebido. Como o star bit é nivel lógico 1, o stop bit é nivel lógico 0 e a mensagem fica entre ambos, a possibilidade de esta informação for corrompida é nula.
3
11111 0 1010101 1 0 1101011 1 0 0110011 1 0 0000111 1 0 1010011 1 0 0000111 1 0 1100111 1 11111
Repouso Start Bit T Start Bit h Stop Bit Start Bit e Stop Bit Start Bit o Stop Bit Start Bit d Stop Bit Start Bit o Stop Bit Start Bit r Stop Bit Repouso


07/08 - Interfaces Digitais

07/08 - Interfaces Digitais

  • Circuitos diferenciais e não diferenciais;
  • Comunicação síncrona - USART;
  • Interfaces Digitais síncronas - RS232 - sinais de dados, controle e sincronismo.
  • Interfaces Digitais para apoiar o entendimento sobre o tema.


Abaixo uma tabela resumo sobre os principais circuitos contidos em variados tipos de Interface Digital. Observe que a coluna "origem" indica em que tipo de equipamento de um circuito (ou modelo) básico de comunicação de dados (CBCD) se encontra a fonte do sinal correspondente.

Sinais ID.png


PARA A PRÓXIMA AULA
  1. Pesquise e analise os detalhes de várias situações de aplicações e equipamentos DTE e DCE que utilizam a Interface Serial RS232 síncrona e assíncrona principalmente aquelas que envolvem o uso de sinais de controle e sincronismo. Encontre circuitos integrados comerciais que são usados como drivers dedicados para esse tipo de interface com seus vários tipos de encapsulamento.
  2. Da mesma forma faça a pesquisa sobre as interfaces V.35 e V.36 encontrando as diferenças entre elas e a RS232.


10/08 - Prática com Interfaces Digitais

10/08 - Prática com Interfaces Digitais

  • Montagem de um modelo básico de comunicação de dados com roteadores e modens SHDSL(NR2G central e Cisco 1750 remotos) e depois com CISCO 2514 central;
  • Interfaces Digitais síncronas - RS232, V35, V36;
  • Interfaces Digitais para apoiar o entendimento do que foi colocado em aula.
Links legais para vários pinouts de interfaces seriais da CISCO
Contribuição dos alunos da turma de 2016-2
TABELA COMPARATIVA de algumas interfaces digitais, revisado pelo professor:
Alunos/Tema Características Pinout Ilustração
Kauly e Angelo
RS232
Elétricas:
  • Tipos de sinal: GND ou SG (Terra), TD ou TX (Transmissão de dados), RD ou RX (Recepção de dados), DTR (Terminal de dados pronto), DSR (Conjunto de dados pronto), RTS (Pronto para enviar(computador)), CTS (Envie os dados (modem)), DCD, (Portadora detectada), RI (Indicador de telefone tocando) e FG (Frame Ground).
  • Sincronismo: O modo mais comum de transmissão de sinais e o assíncrono (em que não há necessidade do transmissor estar sincronizado com o receptor, pois ele é informado quando cada “pacote de dados” começa e termina) dispondo de bits de start e stop.
  • Tensões típicas:

-3V a -15V como Marca = 1 = OFF +3V a +15V como Espaço = 0 = ON (Pronto)

  • Impedâncias de entrada e saída:

3 a 7 kΩ

  • Faixas de bps:

10, 300, 600, 1200, 4800, 9600, 19200, 38400 bits/s

  • Código digital:
TabelaRS232.PNG
Conector DB9
Conector DB25
Mecânicas: Contem 25 pinos, e existem diversos padrões de utilização deles, alguns utilizam apenas 3 dos pinos, mas hoje em dia é utilizado os 25 pinos na grande maioria dos casos.
Funcionais: Ainda é muito utilizado para equipar DCE's, comunicação de periféricos com PC's, como impressoras matriciais, e em equipamentos de automação industrial.
Alfredo e Giovana
V.35
Elétricas:
  • O conector V.35, utiliza sinais balanceados e não balanceados. O tipo de transmissão de dados é síncrono. A impedância de entrada é de 80 a 120 Ω. Tensões típicas de 0,55V +/- 20% com 100Ω de carga. A faixa de velocidade é de 56 Kbps a 2Mbps (podendo chegar a 10Mpbs, dependendo dos equipamentos que estão envolvidos no enlace).
V.35
Tabela descritiva dos pinos da interface Digital V.35
Conectores V.35Tabela comparativa
Mecânicas:
  • Capacidade do contato 7A; Resistência de Contato máximo: 10mΩ; Resistência de Isolação: 1000MΩ min @ 500VCC; Rigidez dielétrica:1200 VAC (1 minuto); Temperatura de operação: -55º a 105º C; ;Material do isolador: PBT UL94V-0; Material de contato: Macho = latão, Femea = Bronze Fósforo; Acabamento terminal: Flash ouro; Fios aplicáveis: AWG: 22-28; Capa: Capa metálica totalmente blindada em EMI/RFI; Material da capa: Liga de alumínio com parafusos de aço niquelado.
  • A conexão mecânica da V.35 é realizada através de um conector retangular de 34 pinos do tipo fêmea. As dimensões físicas deste conector obedecem o padrão ISO-2593. Opcionalmente pode ser utilizado a conexão mecânica com conectores DB25 com pinagem padrão ISO2110 ou TELEBRÁS (225-540-736).
Funcionais:
  • Aplicações em equipamentos DCE (modem) e DTE(computador).
Luísa, Natália, Jessica
V.36
Elétricas: A interface V36 possui sua aplicação semelhante à interface V35, porém para cenários onde pode haver ruídos ou interferências em seu percurso. As características elétricas da interface V36 se resumem em:
  • tipo de sinal: Utiliza todos os grupos incluindo o de controle com sinais diferenciais, usa recomendação V.11 para sinais de dados e relógios, e utiliza a recomendação V.10 e V.11 para sinais de controle.
  • sincronismo: aplicação síncrona.
  • código digital.
  • tensões típicas: Tensão de modo comum: +7 a -7 V.
  • impedância de entrada: 120 - 126 ohms. (Porém informa que deve ser menos que 100 ohms, os valores mais altos servem para evitar offset de acordo com o autor).
  • impedância de saída: o autor menciona uma impedância de terminação, e sugere que deve ser inferior a 100 ohms. Outro dado que o autor menciona é uma impedância de 33 ohms na saída em série com o fio para diminuir os problemas com offset.
  • faixas de bps: de 48 Kbps a 72 Kbps (típico) e pode chegar até 2 Mbps.

(Fonte: TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR OF ITU: Recommendation V.36, Recommendation V.11).

Pinout.jpgCablesa2.gif Db37.jpg
Mecânicas: O conector padrão é o DB37 (ISO:IS4902) que possui 37 pinos.
Funcionais:
  • usado na comunicação serial em ambientes ruidosos.
  • assim como o V.35, é aplicado em equipamentos DTE e DCE.
Pedro e Vitor
RS485
Elétricas:
  • Modo de operação: Diferencial;
  • Número de TX e RX: 32 TX e 32 RX;
  • Comprimento máximo: 1200 metros (taxa de transmissão de 100Kbps);
  • Taxa máxima de comunicação: 10Mbps (distância de 12 metros);
  • Tensão máxima em modo comum: 12 à -7V;
  • Tensão mínima de transmissão (carga): ± 1,5 V;
  • Tensão mínima de transmissão (sem carga): ± 6 V;
  • Limite da corrente mínima da saída em curto circuito (mA): 150 para terra e 250 para -7 até 12 V;
  • Impedância mínima de carga: 60Ω;
  • Impedância de entrada do RX: 12KΩ;
  • Sensibilidade do RX: ± 200 mV.

(Fonte: http://olaria.ucpel.tche.br/autubi/lib/exe/fetch.php?media=padrao_rs485.pdf)

Pinout RS485 VITOR PEDRO CABO RS485.jpg
VITOR PEDRO DB9.jpg
Mecânicas: A RS485 não possui um conector e pinout padrão. Podem ser utilizados os conectores do tipo DB, terminal parafuso ou outros tipos de conectores.
Funcionais: Utilizado para sistemas de automação, redes de computadores, entre outros.
Schaiana
G.703/G.704
Elétricas:
  • Modo de operação: Diferencial;
  • Tensão de operação: 1,5 V (para cabo coaxial) ou 1,9 V (para cabo por par trançado);
  • Taxa máxima de comunicação: 2,048Mbps para o G.703 e até 2,048 Mbps para o G.704 (com 32 frames de 64Kbps, sendo o primeiro para sincronização, ou menos frames, sendo esses múltiplos de 64Kbps);
  • A impedância de entrada é de 120 Ω utilizando o cabo por par trançado ou 75 Ω utilizando cabo coaxial.


Pinout RS485 Schaiana rj-48c.jpg
Schaiana bnc.jpg
Mecânicas: Existem dois tipos de conexão:
  • Dois cabos coaxiais com conectores BNC;
  • Cabo por par trançado com conector RJ-48C.
Funcionais: é aplicada em equipamentos DTE e DCE.
Fontes:
http://www.farsite.com/cable_standards/G.703_E1-T1_if_popup.shtml, Acesso em 02/03/2017 às 21h00;
https://www.black-box.de/en-de/page/24571/Resources/Technical-Resources/Black-Box-Explains/wan/introduction-to-g703, Acesso em 02/03/2017 às 21h00.


14/08 - Equipamentos de Comunicação de Dados - Modens

14/08 - Modens Analógicos

Uma classificação genérica de aplicações entre modens analógicos e modens banda base (digitais):

Aplicações modens.png

Abaixo uma Arquitetura interna básica de um modem analógico:

Arquitetura modem analogico.png
Veja em Dial-up Internet access um exemplo de handshake em linha comutada e o áudio típico de modens "negociando".
Contribuição da turma de 2016-2
Tabela Resumo sobre os padrões internacionais de modens analógicos (narrowband) que foram ou ainda são amplamente utilizados pelas prestadoras de serviços de telecomunicações em linha privativa e linha discada (comutada)

Autor Tecnologia (padrão) Descrição
Angelo

V.22

  • Uma das versões pioneiras no desenvolvimento de modens de alta velocidade para linhas discadas.
  • Transmite dados de forma síncrona e assíncrona, -duplex.
  • Taxas de transferência de 600bps e 1200bps.
  • Frequências de 1200Hz para 600bps e 2400Hz para 1200bps.
  • Modulação DPSK.
  • Tipo de linha LP/LD(fixo).
  • Modo e meio de comunicação FDX 2 F.


Kauly

V.23

  • Modem de baixa velocidade.
  • Transmite dados de forma síncrona ou assíncrona, half-duplex.
  • Taxas de transferência de 600bps e 1200bps.
  • Frequências de 1500Hz para 600bps e 1700Hz para 1200bps.
  • Modulação AFSK.
  • Possui um canal reverso de 75 bps para o controle de erros, usando freqüência de 390 Hz para representar o bit 1 e 450 Hz para representar o bit 0.
  • Uma das aplicações mais comuns do V-23 é o vídeo-texto onde o canal reverso é utilizado para seleção de tela na casa do usuário.


Giovana

V.92

  • Em Junho de 2000, um novo padrão definido pelo ITU, introduziu no mercado,

o V.92, padrão em modens de 56K. Com isto, o padrão V.90 ganhou três novas funções: QuickConnect, Moden-on-Hold e PCM Upstream. Em conjunto com o novo algoritmo de compressão V.44, apresentam um avanço significativo em conexões analógicas por modem.

  • Em adição aos melhoramentos gerais da tecnologia V90,para

utilizar destas novas funções, tanto o modem do usuário como do ISP (provedor), precisam ser atualizados para a tecnologia V.92.

Modem on Hold

  • Sistema chamado modem em espera (MOH, Modem On Hold). Através desse sistema, o computador avisa quando

alguém está tentando ligar para você enquanto você estiver conectado na Internet, permitindo que você atenda a ligação. A conexão com o seu provedor de acesso não cai, ela permanece ativa, porém pausada. Assim que você terminar a sua conversa telefônica, você poderá continuar navegando normalmente. Para esse serviço funcionar, é preciso habilitar o serviço de chamada em espera junto à sua companhia telefônica.

Maior velocidade de Upload

  • Nos modems 56 Kbps v.90, a taxa de download (transferências no sentido provedor/usuário) máxima é de 56 Kbps,

porém a velocidade máxima de upload (transferências no sentido usuário/provedor) é de 33.600 bps. Nos modems v.92, a taxa máxima de upload foi aumentada para 48.000 bps, agilizando o envio de e-mails, upload de arquivos e videoconferência.

Quick Connect

  • Conexão rápida (quick connect)

Modens v.90 demoram cerca de 20 segundos para fazer a conexão, modems v.92, "aprende" as condições da linha telefônica onde ele está instalado na primeira vez que conecta ao provedor. Da segunda vez em diante, ele não executará novamente suas rotinas de verificação da linha, pois ele já a "conhece". Assim, o tempo de hand-shaking cai pela metade, demorando apenas cerca de 10 segundos.

  • 56 Kbps, são modems assimétricos em velocidades acima de 33,6 Kbps.

Assimétrica significa que a velocidade de upstream (os dados que envia) é diferente do que a velocidade de downstream (os dados recebidos).

Normas reconhecidas de modulação 56Kbps

  • K56Flex por Conexant - (anteriormente Rockwell)
  • V.90 padronizado pela ITU-T (ex-CCITT)
  • V.92 padronizado pela ITU-T (idem)
  • K56Flex por Conexant <Rockwell> K56Flex é praticamente obsoleto
  • X2 pela 3Com - (anteriormente USR: US Robotics) X2 é praticamente obsoleto.

Referência Referência Referência

Jessica

V.34

  • Este modem é destinado para uso em conexões em geral redes telefónicas comutadas (PSTNs ou POTs) e ponto-a-ponto.
  • Sua principais características são:
 - Modo de operação duplex e half-duplex na rede geral de telefonia fixa comutada.
 - Separação de canais por técnicas de cancelamento de eco.
 - Utiliza modulação QAM (Quadrature Amplitude Modulation) para cada canal com transmissão por linha síncrona. A taxa de símbolo pode ser selecionada (variam de 2400 a 3200 símbolos por segundo).
 - Taxas de transmissão variam de 2400 bit/s até 33600 bits/s.
 - Possui um canal auxiliar opcional com um conjunto de dados síncronos taxa de 200 bit/s de sinalização
 - Envia 9 bits por símbolo.
 - Requer uma relação sinal-ruído de 32~34 dB para manter a sua taxa de 28800 bps.
  • A tabela abaixo mostra outros dados:

V34.png

Referência Referência2


Pedro Hames

V.32bis

  • Frequência: opera com 3 sinais de 200Hz de largura de banda e frequências centrais em 600Hz, 1800Hz e 3000Hz com tolerância de ±7Hz;
  • Comunicação duplex com um par de fios;
  • Taxas de transmissão de 14400bits/p, 12000bits/p, 9600bits/p, 7200bits/p e 4800bits/p;
  • Taxa de modulação de 2400 símbolos por segundo;

Referência V.32bis

Vitor

V.90

  • Desenvolvido entre Março de 1998 e Fevereiro de 1999;
  • Comunicação duplex;
  • Taxas de transmissão de 56k bits/s (Downstream) e 33,6k bits/s (Upstream);
  • Utiliza modulação PCM (Pulse-Code Modulation) para Downstream e modulação V.34 para Upstream;
  • Taxa de modulação de 8000 símbolos por segundo;
  • Um modem V.90 tenta uma conexão V.34 quando o computador remoto não fornece suporte ao protocolo V.90.

Referência Referência

Natália V.22 BIS

É uma recomendação ITU-T V.22 que se estende com uma taxa mais rápida usando QAM para transportar dados digitais.

  • Ligação ponto-a-ponto com linhas dedicadas e operação em modo duplex em linha telefônica comutada;
  • Separação de canais por divisão de freqüência;
  • Inclusão de equalização adaptativa;
  • Inclusão de facilidades de teste;
  • Compatibilidade com o modem V.22 a 1200 bit/s com detecção automática de taxa de transmissão;
  • Modulação QAM para transmissão síncrona com cada canal a 600 bps;
  • Interface de conexão V.24;
  • Taxas de transmissão: 2400 ou 1200 bit/s

Referência Referência

Luísa V.32

Este tipo de modem destina-se no uso em ligação com a rede telefônica de comutação geral (GSTN) e em circuitos alugados do tipo telefone ponto-a-ponto. Características:

  • Modo de funcionamento duplex em GSTN e nos circuitos alugados de dois fios ponto-a-ponto;
  • Separação de canais por técnicas de cancelamento de eco;
  • Transmissão e recepção síncrona;
  • Modulação de amplitude em quadratura para cada canal com transmissão por linha síncrona em 2400 bauds;
  • Taxas de transmissão: 9600 bit/s; 4800 bit/s; 2400 bit/s;
  • Disposição opcional de um modo assíncrono de operação de acordo com recomendações V.14 ou V.42.

Referência

17/08 - Modens Banda Base (Digitais) e Práticas com modens - Enlaces de Teste

Modens Banda Base ou Modens Digitais e Práticas com modens - Enlaces de Teste

Abaixo uma arquitetura básica de um modem digital de baixas taxas de transmissão (<256Kbps).

Arquitetura modem digital.png


Contribuição da turma de 2016-2


Tabela Resumo sobre os padrões internacionais de modens digitais (broadband) que foram ou ainda são amplamente utilizados pelas prestadoras de serviços de telecomunicações em linha privativa, ou em redes de acesso (last mile)

Autor Tecnologia (padrão) Descrição
Angelo ADSL
  • Se diferencia das outras DSLs pelo fato dos dados serem transmitidos de forma mais rapida para uma direção do que para outra.
  • Padrão ITU G.992.1 (G.DMT).
  • Suas principais características incluem downstream de até 8 Mb/s (megabits por segundo) e upstream de até 1 Mb/s.
  • Existem outras versões de ADSL, em que os valores de Download e Upload são maiores, EX: ADSL2 e ADSL2+.
  • Existe uma grande variedade de técnicas de modulação, mas no Brasil a mais usada é a DMT.
  • É atualmente o Padrão mais utilizado no Brasil..
Kauly G.Lite
  • Também conhecido como ADSL Lite.
  • Padrão ITU G.992.2.
  • Taxas de download e upload são de até 1,5 Mb/s e 512 Kb/s, respectivamente.
  • Teoricamente não é necessário splitters, porém funciona melhor com eles.
  • Modulação OFDM.
  • Por sua baixa taca de transmissão e problemas técnicos como, interferências, alto índice de erros na transmissão de dados, é pouco utilizado atualmente.
Pedro Hames SHDSL(Single-pair high-speed digital subscriber line)
  • Frequência: de 100 kHz até 350 kHz;
  • Distância máxima de 4322 metros;
  • Taxa de transmissão de até 2304kbits/s
  • Modulação pode ser 16-TCPAM ou 2-PAM

Referência SHDSL

Alfredo

VDSL2

VDSL2(Very-High-Bit-Rate Digital Subscriber Line 2 - padrão ITU-T G.993.2) é um padrao tecnologico de acesso que explora a rede existente de uma operadora(par de fios de cobre), oferencendo uma taxa de downstream de até 250Mbps(cliente ao lado do DSLAN). Seu objetivo é oferecer estrutura para serviços triple play(voz, video, dados, televisão de alta definição e jogos interativos). O padrão ITU-T G.993.2 é uma atualização do G.993.1, que permite a transmissão de taxas de dados na forma assimétrica e simétrica(full-duplex) em até 200 Mbit/s em pares métaĺicos, usando uma BW de até 30Mhz.

        Tabela 
  • Taxa de dados vs Distancia


  • 200Mbit/s - cliente próximo do DSLAM("na fonte")
  • 100Mbit/s - 500 metros do DSLAM
  • 50Mbit/s - 1000 metros do DSLAM
  • acima de 1600 metros(01 milha)não viável; convém usar o ADSL como acesso a rede por ter um menor custo e oferecer uma distância maior.

" Referencia VDSL2"

Jessica

VDSL

VDSL, do termo Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line é um dos diversos tipos de conexão DSL existentes. Pertence a recomendação ITU G.993.1. Abaixo algumas características que melhor descrevem o VDSL:

  • Sua taxa de transmissão é mais alta que a ADSL.
  • Pode transmitir sinais de TV (podendo competir com os sistemas de TV a cabo).
  • Utiliza fibras ópticas no cabeamento externo vindo do provedor de serviços. A GVT é uma empresa que utiliza VDSL.
  • A tecnologia VDSL utiliza nós ópticos para trazer o sinal à casa do usuário, reduzindo a distância do cabo que conecta a fibra com a residência do usuário e assim, resolvendo o problema de velocidade (permitindo taxas mais altas de transmissão e recepção).
  • O alcance de frequência vai de 0 a 12 MHz.
  • A modulação que o VDSL utiliza é a QAM.
  • Velocidades de upload e download são cerca de 15 Mbps e 55 Mbps, respectivamente.

Referência

Referência2

Referência3

Referência4

Vitor

ADSL2+ (

  • Taxa de transmissão de 24mbps;
  • Frequência: de 26k Hz até 2200 kHz;
  • Faixa de frequência de Upstream é a mesma utilizada para o ASDL e ASDL2, o que limita a taxa de transmissão de Upstream em apenas 1 mbps;
  • A taxa de 24 mbps é obtida a até 1,5 km e decai para até 4 megabits em distâncias superiores a 3.6 km;

Referência

Natália HDSL

A Tecnologia HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) foi a primeira tecnologia DSL a ser desenvolvida, no final da década de 80, como alternativa às linhas T1 (E1 na Europa). Estas linhas, apesar de oferecerem uma velocidade satisfatória T1 (1,544 Mbit/s) e E1 (2 Mbit/s). As linhas de HDSL são simétricas, o download e o upload possuem a mesma velocidade, e aproveita a infraestrutura utilizada pelos telefones comuns. O canal de conexão HDSL usa dois pares trançados para implementar o modo de transmissão full-duplex (TOLEDO; PEREIRA, 2001). Referência

Outra vantagem da tecnologia HDSL é que ela permite transmissões full-duplex, ou seja, transmissão nos dois sentidos simultaneamente, enquanto que a tecnologia T1 é half-duplex, ou seja, só permite transmissões em um sentido de cada vez. As linhas HDSL oferecem taxas de transferência de 1,544 Mbps para transmissões half-duplex e 784 kbps em cada sentido para transmissões full-duplex. Esta comparação entre as linhas HDSL e T1 é mostrada na figura abaixo:
Hdsl.jpg
Referência

Luísa SDSL

Linha Digital Simétrica de Assinante (Symmetric Digital Subscriber Line - SDSL) refere-se a tecnologias de transmissão de dados digitais ao longo dos fios de cobre da rede de telefonia onde a largura de banda na direção downstream é idêntica à largura de banda no direção upstream, é uma variante do HDSL. Esta largura de banda simétrica pode ser considerado como sendo o inverso da largura de banda assimétrica oferecido pela tecnologia ADSL, em que a largura de banda de upstream é mais baixa do que a largura de banda de downstream. A taxa de transmissão varia entre 72 Kbps e 2320 Kbps, em uma distância máxima de até 3,4Km. SDSL é geralmente comercializada para clientes empresariais. ReferênciaReferência

21/08 - Protocolos Ponto à Ponto e Enquadramento (Framing)

21/08 - Protocolos Ponto à Ponto e Enquadramento (Framing)

Resumo da aula:

  • Protocolos Ponto à Ponto;
  • bit e byte stuffing;
  • Explicações e exemplos de enquadramento e delimitação em HDLC e PPP; Identificação de pacote;

Bibliografia relacionada: ATENÇÃO:

  • Ler Seção 5.7 do livro "Redes de Computadores" do Kurose 5a ed.
  • Parte III e capítulos 10 e 11 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a ed.", de Behrouz Forouzan
  • Capítulo 3 do livro "Redes de Computadores" de Andrew Tanenbaum.

Fundamentos Teóricos

Enlaces lógicos

Equipamentos de rede se comunicam por meio de enlaces (links). Um enlace é composto por uma parte física, composta pelo meio de transmissão e o hardware necessário para transmitir e receber um sinal que transporta a informação, e uma parte lógica, responsável por empacotar os dados a serem transmitidos. O diagrama abaixo ilustra um enlace entre dois equipamentos, realçando as formas com que a informação é representada durante a transmissão e recepção. Nesse diagrama, a parte lógica está representada no bloco Enlace, e a parte física está no bloco Física; a informação transmitida, representada por Dados, pode ser, por exemplo, um datagrama IP.

Datalink-phy.png

O enlace lógico tem uma dependência total em relação à parte física. Isso quer dizer que o tipo de tecnologia de transmissão existente na parte física traz requisitos para o projeto da parte lógica.

Deste ponto em diante, a parte lógica será chamada simplesmente de Camada de Enlace, e a parte física de Camada Física.

Em nosso estudo vamos investigar enlaces ponto-a-ponto, os quais necessitam de protocolos específicos. Para ficar mais claro o que deve fazer um protocolo de enlace ponto-a-ponto, vamos listar os serviços típicos existentes na camada de enlace.

Serviços da camada de enlace

Data-link.png

Os serviços identificados na figura acima estão descritos a seguir. A eles foram acrescentados outros dois:

  • Encapsulamento (ou enquadramento): identificação das PDUs (quadros) de enlace dentro de sequências de bits enviadas e recebidas da camada física
  • Controle de erros: garantir que quadros sejam entregues no destino
    • Detecção de erros: verificação da integridade do conteúdo de quadros (se foram recebidos sem erros de bits)
  • Controle de fluxo: ajuste da quantidade de quadros transmitidos, de acordo com a capacidade do meio de transmissão (incluindo o atraso de transmissão) e do receptor
  • Endereçamento: necessário quando o enlace for do tipo multi-ponto, em que vários equipamentos compartilham o meio de transmissão (ex: redes locais e redes sem-fio)
  • Controle de acesso ao meio (MAC): também necessário para meios compartilhados, para disciplinar as transmissões dos diversos equipamentos de forma a evitar ou reduzir a chance de haver colisões (transmissões sobrepostas)
  • Gerenciamento de enlace: funções para ativar, desativar e manter enlaces

Protocolos de enlace ponto-a-ponto

Dois protocolos de enlace ponto-a-ponto muito utilizados são:

  • PPP (Point-to-Point Protocol): proposto no início dos anos 90 pelo IETF (ver RFC 1661 eRFC 1662 ), e amplamente utilizado desde então. Este protocolo não faz controle de erros nem de fluxo, portanto se quadros sofrerem erros de transmissão serão sumariamente descartados no receptor. Originalmente muito usado em acesso discado, recentemente sua aplicação se concentra em enlaces por linhas dedicadas, enlaces sem-fio 3G, e uma versão modificada para acesso doméstico ADSL (PPPoE). Ver mais detalhes na seção 5.7 do livro do Kurose e na seção 11.7 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.
  • HDLC (High-level Data Link Control): criado nos anos 70, foi largamente utilizado em enlaces ponto-a-ponto, porém atualmente foi substituído pelo PPP na maioria dos cenários em que era usado. Este protocolo faz controle de erros e de fluxo usando um mecanismo ARQ do tipo Go-Back-N (com janela de tamanho 7 ou 127). Ainda se aplica a enlaces ponto-a-ponto em linhas dedicadas, enlaces por satélite e aplicações específicas onde a presença de ruídos no meio de transmissão é relevante ou se deseja confiabilidade na entrega de pacotes na camada 2. Ver mais detalhes na seção 11.6 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan.

Ambos protocolos possuem o mesmo formato de quadro. Na verdade, o PPP copiou o formato de quadro do HDLC, apesar de não utilizar os campos Address e Control. O campo Flag, que tem o valor predefinido , serve para delimitar quadros, assim o receptor sabe quando inicia e termina cada quadro.

Ppp-frame.png
Quadro PPP ou HDLC (tamanho de campos dados em bytes)

Esses protocolos foram criados para uso com comunicação serial síncrona (ver capítulo 4, seção 4.3 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan). O PPP funciona também com comunicação serial assíncrona.

Atividade parcial para a A1.

Delimite e construa a estrutura de um frame (Framming) PPP que contenha como payload o seu primeiro nome seguido da sua idade (tudo em hexadecimal de uma tabela ASCII). Considere as regras da RFC1662 vistas em exemplos na sala de aula e destaque na coluna correspondente qual técnica de FCS (Frame Check Sequence) foi utilizada para a conferência do frame.

Aluno Payload Tipo de FCS Framming com aplicação do Byte Stuffing
fulano 34 12 7F FA A3 35 31 Checksum XX X X X X X X X
beltrano 34 12 7F FA A3 35 31 Paridade Combinada XX X X X X X X X
Maria23 4D 61 72 69 61 32 33 Paridade Combinada Ímpar 7E 7D DF 7D 23 AA 20 4D 61 72 69 61 32 33 00 C7 E6 7E
Renan23 52 65 6E 61 6E 32 33 Paridade Combinada Par 7E 7D DF 7D 23 AA 20 52 65 6E 61 6E 32 33 00 34 15 7E
Paulo21 50 61 75 6C 6F 32 31 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 50 61 75 6C 6F 32 31 00 F0 DA 7E
Ana23 41 6A 61 32 33 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 41 6A 61 32 33 81 3E 7E
Theodor28 54 68 65 6F 64 6F 72 32 38 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 54 68 65 6F 64 6F 72 32 38 F9 FA 7E


24/08 - Aula cancelada - Capacitação Jovem Aprendiz

24/08 - Aula cancelada - Capacitação Jovem Aprendiz

28/08 - Técnicas de Detecção de erros

28/08 - Técnicas de Detecção de erros

Resumo da aula:

30/08 - Redes Ponto à Ponto com protocolo HDLC

30/08 - Redes Ponto à Ponto com protocolo HDLC

  • Técnica de CRC - resolução com polinômios

Implementação de uma rede privada com três nós de rede e protocolo ponto à ponto HDLC.

  • Construção da rede no laboratório.

Para esta atividade deve ser implementada uma rede rede física composta por três roteadores da Digitel, que devem ser interconectados como mostrado abaixo:

Rede-modems.png

A rede contém dois enlaces dedicados ponto-à-ponto (simulando duas SLDDs formadas por LPCDs à 2 fios) com modems digitais operando a 2 Mbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL estão configurados da seguinte forma: (chaves em ON)

  • Modens do rack central: DIP1: todas em OFF; DIP2: 3 à 8; DIP3: todas em ON; DIP4: todas em ON; DIP 5-: todas em OFF - Modo LTU (terminação de linha), relógio interno, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;
  • Modens do rack direito e esquerdo: DIP1: todas em OFF; DIP2: 1,4 à 8; DIP3: todas em ON; DIP4: todas em ON; DIP 5-: todas em OFF - Modo NTU (terminação de rede), relógio regenerado, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;

Todos os roteadores estão configurados com protocolo HDLC em suas interfaces serias WAN e rodando o algoritmo de roteamento RIP em sua forma mais básica para evitar a configuração de rotas estáticas na interligação das LANs do switches direito e esquerdo.

Iniciando o experimento
  1. Acesse a interface de gerência (console) do roteador R1 ou R2. O roteador R1 está no rack direito (no ponto de vista da sala), o roteador R3 está no rack central, e R2 está no rack esquerdo. Para acessar a console, faça o seguinte:
    1. Conecte o cabo serial específico na interface serial RS232 do seu computador. Conecte esse cabo também na interface console do roteador, que fica no painel traseiro. Como os roteadores estão distantes das bancadas, será necessário usar as tomadas azuis, que conectam as bancadas aos racks.
    2. Execute o programa minicom, que abre um terminal de texto via porta serial. Ele deve ser configurado para se comunicar pela porta serial /dev/ttyS0, com 57600 bps, 8 bits de dados e 1 stop-bit (isso aparece descrito assim: 57600 8N1) e sem controles de fluxo.
      sudo minicom -s
      
    3. Se o minicom estiver correto, você deverá ver a interface CLI do roteador (Command Line Interface). Caso contrário, confira se o cabo serial está bem encaixado, e se os parâmetros do minicom estão certos.
  2. O login e senha para acessar a configuração dos routers é "nr2g" e "digitel" respectivamente. Ao entrar na CLI avalie a configuração geral dos routers com o comando DUMP ALL;
  3. Estando os links ativos nas WANs, voce pode acessar qualquer router usando a facilidade do protocolo TELNET. Para tanto, dentro da CLI do router aplique o comando EXEC TELNET [IP da WAN ou LAN]. Voce também podem acessa-los por qualquer computador das redes direita ou esquerda, desde que esses estejam na mesma subrede das interfaces LAN dos routers. Uma vez estando na CLI de um dos routers, voce pode acessar os demais com EXEC TELNET;
  4. Observe se a configuração dos routers está como o previsto na janela abaixo. Talvez voce precise ajustar a configuração em algum roteador.
  5. Faça a configuração Básica dos PCs e Roteadores NR2G com protocolo FRAME RELAY. Esta configuração já permite que a rede se conecte a internet através da porta LAN0 do router CENTRAL, desde que as configurações de rotas nos PCs de cada subrede e do professor sejam aplicadas conforme na sequência.
  6. Faça a configuração Básica dos PCs e Roteadores NR2G com protocolo HDLC.
ATENÇÂO
As vezes é possível que o status de algum link fique DOWN mesmo após as configurações corretamente realizadas nos modens e baixadas nos routers. Neste caso certifique-se de retirar o cabo de console do router. Ele pode causar mau funcionamento nas seriais WANs do router (ruídos via GND).


    • R1:
      DIREITA >                                                        
      SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                               
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1 UP       
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP  
      CONFIG SAVE
      
    • R2:
      ESQUERDA >          
      SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5 UP       
      SET WAN WAN1 PURGE 
                                                                  
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP  
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R3:
      CENTRAL >                                                              
      SET LAN LAN0 PURGE      
      SET LAN LAN1 PURGE                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2 UP
      SET WAN WAN1 PROTO HDLC IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6 UP
                                                             
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP WAN1 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP    
      
      SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP                           
      SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0                                      
      SET ROUTES UP 
      CONFIG SAVE
      
  1. Para conferir as configurações das interfaces, use o comando show seguido da interface. Exemplo:
    # SHOW WAN WAN0 ALL
    # Para as rotas construidas dinamicamente pelo protocolo RIP:
    # SHOW ROUTES ALL
    
  2. Assim que os enlaces forem estabelecidos, o que pode ser conferido com o comando show interface aplicado às interfaces, conclua a configuração da rede (rotas nos pcs e roteadores). Ela deve ser configurada de forma que um computador possa se comunicar com qualquer outro computador da outra rede, e também acessar a Internet. Para isso, use os comandos nos PCs como:
    • sudo ifconfg eth0 x.x.x.x netmask m.m.m.m up - para atribuir outro endereço na placa de rede
    • sudo route add default gw x.x.x.x - para atribuir um novo gateway para a placa de rede
    • sudo route add -net x.x.x.x netmask m.m.m.m eth0 - para associar uma nova rede a interface eth0
    • route -n - para ver a tabela atual de roteamento
  3. Observe que optamos pelo uso de protocolos de roteamento dinâmico. Procure entender melhor como foi feita essa configuração, a partir do que está no manual, começando pela página 82.
  4. Para o PC do professor aplique os comandos:
    $ sudo route add -net 192.168.x.0 netmask 255.255.255.0 eth0  - x={10,20,30,40}
    $ sudo route add -net 192.168.x.0 netmask 255.255.255.0 gw 192.168.1.231 - x={10,20,30,40}
    
  5. Para os PCs das subredes direita e esquerda:
    $ sudo ifconfig eth0 192.168.x.y netmask 255.255.255.0 up  - x={10,20,30,40}; y={1,2,3,4}
    $ sudo route add default gw 192.168.x.254 - x={10,20,30,40}
    
  6. Veja se o status das interfaces e protocolos da WAN e LAN de todos os routers estão em UP. Anote e avalie a configuração de todos os routers e os PCs das duas LANs direita e esquerda.
  7. Verificar e anotar todas as configurações e instalações dos componentes de redes, modens, cabos, adaptadores, manobras dos cabos, etc...
  8. Verificar e anotar todas as configurações lógicas dos modens, routers e PCs.
  9. Acessar as redes mutuamente qualquer computador de um subrede deve acessar qualquer outro da outra subrede;
  10. Acessar a internet em todos os PCs;
  11. Interprete as configurações dos routers e destaque como está configurada a rede.


04/09 - Testes de desempenho de uma rede completa com HDLC, PPP e Frame-Relay

04/09 - Testes de desempenho de uma rede completa com HDLC, PPP e Frame-Relay

Resumo da aula:

A atividade da aula de hoje será realizada completamente pelos alunos com auxílio do professor. A meta é interligar em anel os tres routers da rede do laboratório de redes 1 com protocolos HDLC, Frame Relay e PPP(protocolo PPP Síncrono - veja pg. 76 do manual). Nesta rede queremos que cada um dos tres links possíveis possuam protocolos distintos. Após a efetivação dos links, executar as medidas de desempenho da rede com os comandos ping e iperf que irão produzir os resultados que devem ser inseridos na tabela à seguir.

Registro das medidas de desempenho da rede privada implementada
Atenção!
  1. Confirme que qualquer PC das LANs das pontas estão pingando a LAN do router CENTRAL 192.168.1.231;
  2. Todas as medidas colocadas nas células da tabela devem ser a média observada por todos os PCs que participaram do teste;
  3. Nas medidas com o ping, manter o comando executado por pelo menos 20 segundos e adotar o valor médio deste tempo (average);
  4. Nas medidas com iperf colocar os dados na célula no formato: tempo/bytes/bps;

2.25Mbs

Teste Entre ESQUERDA e CENTRAL HDLC Entre DIREITA e CENTRAL Frame Relay Entre ESQUERDA e DIREITA PPP (somente 64Kbps)
ping @ 64Kbps 47.12ms 46.960ms 28.37ms
ping @ 2Mbps 2.44ms 2.469ms 2.509ms
iperf -c @ 64Kbps 35.5s / 384KBytes / 88.67kbps 31.7s / 341.3kBytes / 88.1kbps 27.47s / 256kBytes / 77.61kbps
iperf -c @ 2Mbps 11s / 2.95MBytes / 2.26Mbps 11s / 2.96MBytes / 2.25Mbps 11s / 2.62Mbytes / 2mbps

A avaliação desta atividade produzirá uma nota única para todos os alunos presentes na aula e será composta pelo seguintes componentes:

  • conclusão da montagem e configuração da rede;
  • preenchimento completo da tabela de testes;
  • registro da prova de operação da rede no anel que pode ser feita com um print screen da tela que mostra o status dos links (comando SHOW WAN ALL) e a tabela de roteamento (comando SHOW ROUTES ALL) em uma das pontas da rede quando um link é derrubado - ou seja nessa condição o ping entre as LANs das pontas segue operando por outro link de melhor custo. Será necessário então dois prints para esta prova, um antes e outro após a derrubada de um link.

No momento do início da aula o laboratório já terá a rede em estrela (um router CENTRAL conectado com os routers das pontas DIREITA e ESQUERDA) fisicamente conectada e em pleno funcionamento com protocolo HDLC nos dois links operando @ 2,048Mbps. A rede foi testada previamente observando a conectividade completa entre todas as LANs da DIREITA(192.168.10.0, 192.168.20.0), da ESQUERDA (192.168.30.0, 192.168.40.0) e a rede do laboratório (192.168.1.0) onde é possível alcançar o PC do Professor 192.168.1.1, que com a devida configuração (com os comandos do item 5 da aula do dia 30/08) na conta ALUNO, permite dar acesso à internet para toda esta rede privada.

Dica: Observe o brilho idêntico dos leds de indicação de transmissão e recepção da serial no frontal do router e modens que demonstrar a atividade do link. Use o comando SHOW WAN ALL em qualquer nó e observe a indicação UP no status do link;

Inicialmente coloque pelo menos um PC em cada uma das quatro LANs dos routers dos nós da DIREITA e ESQUERDA. Lembre-se que como os demais PCs estão na rede 192.168.1.0 eles tem acesso direto a interface LAN do router CENTRAL. Para efetivar os testes de desempenho da rede, aplique a configuração em cada router correspondente:


    • R1:
      DIREITA >                                                        
      SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                               
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1
      SET WAN WAN0 UP
      SET WAN WAN1 PROTO PPPS IP 10.1.1.10 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.9 UP
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE  
      SET RIP WAN1 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1 AUTH TYPE NONE                                                      
      SET RIP UP
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0
      SET ROUTES DEFAULT GW2 10.1.1.9 COST1 0                                         
      SET ROUTES UP  
      CONFIG SAVE
      
    • R2:
      ESQUERDA >          
      SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255        
      SET LAN LAN0 UP  
      SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255        
      SET LAN LAN1 UP                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO HDLC IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5 UP       
      SET WAN WAN1 PROTO PPPS IP 10.1.1.9 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.10 UP
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0 AUTH TYPE NONE
      SET RIP WAN1 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1 AUTH TYPE NONE                                                         
      SET RIP UP
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0 
      SET ROUTES DEFAULT GW2 10.1.1.10 COST1 0                                        
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R3:
      CENTRAL >                                                              
      SET LAN LAN1 PURGE                                                              
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2
      SET WAN WAN0 UP
      SET WAN WAN1 PROTO HDLC IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6 UP
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE                                                  
      SET RIP WAN1 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE                                           
      SET RIP WAN1 AUTH TYPE NONE                                                     
      SET RIP UP
      SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP                           
      SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0                                      
      SET ROUTES UP 
      CONFIG SAVE
      
  1. Realize os testes de ping e iperf nos links que estão neste momento @2,048Mbps em Frame Relay e HDLC e anote na tabela;
  2. Realize os testes de ping e iperf no link que está neste momento @64Kbps em PPP e anote na tabela;
  3. Altere a velocidade dos modens dos links que interligam os routers ESQUERDA e DIREITA com o router CENTRAL e repita os testes de ping e iperf. Anote na tabela!
  4. Neste momento voces irão ter todas as medidas possíveis anotadas na tabela exceto PPP @ 2,048Mbps que não será possível devido a velocidade dos modens ser limitada a 64Kbps. Edite a tabela na WIKI e registrem todas as medidas realizadas. Elas serão usadas para discussão em sala e avaliações nas próximas aulas;
  5. Publique aqui na wiki também as telas capturadas dos status e tabelas de roteamento dos routers;
  6. Atividade concluída! Parabéns!!!
11/09 - Redes Privadas

11/09 - Redes Privativas

  • Considerações sobre a rede implementada;
  • Evolução das Redes Locais baseadas em hospedeiros para as Redes Privativas de longa distância;
  • Da Unidade de Derivação Digital (UDD) para os ServerSwitches ou switches KVM;
  • Multiplexação como base da formação de circuitos virtuais.
  • Compartilhamento de interfaces digitais e de meios de transmissão;
  • A Multiplexação como solução no compartilhamento e otimização do uso de enlaces de transmissão (FDM, WDM,TDM e STDM).
  • Redes Frame Relay.


Redes WAN - Frame Relay

  • Redes Frame Relay;
  • Evolução do backbone da RNP como ilustração da evolução das redes WAN nas infraestruturas de telecom;
  • Reconfiguração da rede com protocolo Frame Relay:

ATENÇÂO: As vezes é possível que o status de algum link fique DOWN mesmo após as configurações corretamente realizadas nos modens e baixadas nos routers. Neste caso certifique-se de retirar o cabo de console do router. Ele pode causar mau funcionamento nas seriais WANs (ruídos via GND).

  1. Com a rede implementada com protocolo HDLC, altere somente a configuração dos modens entre o roteador CENTRAL e o roteador da DIREITA para operar à 64Kbps;
  2. Realize por tres vezes um teste de desempenho entre os links usando o comando "iperf -c 192.168.1.1" e anote a média dos resultados. Faça isso entre UM dos computadores das pontas (router DIREITA e ESQUERDA) com o computador conectado à rede LAN0 do router central (computador do professor - 192.168.1.1 que estará como o comando iperf -s executado) e entre UM PC de cada ponta;
  3. Realize os mesmos testes anteriores porém utilizando o comando "ping" e anote a média dos resultados;
  4. A partir desta mesma rede já implementada com protocolo HDLC, faça a configuração Básica dos Roteadores NR2G com protocolo FRAME RELAY. Esta configuração já permite que a rede se conecte a internet através da porta LAN0 do router CENTRAL, desde que as configurações de gateway default e rotas nos PCs de cada subrede e do professor sejam aplicadas conforme realizado na implementação da rede com HDLC anterior;
  5. Após a sincronização do sistema, realize da mesma forma por tres vezes o teste de desempenho entre os links usando os comandos do "iperf" e anote a média dos resultados. Faça isso entre os computadores das pontas (router DIREITA e ESQUERDA) com o computador conectado a rede LAN0 do router central e entre as pontas;
  6. Realize os mesmos testes anteriores porém utilizando o comando "ping" e anote a média dos resultados;
    • R1:
      DIREITA >                                                        
      SET LAN LAN0 IP 192.168.10.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.10.255
      SET LAN LAN0 UP
      SET LAN LAN1 IP 192.168.20.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.20.255
      SET LAN LAN1 UP
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.2 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.1
      SET WAN WAN0 UP
      SET WAN WAN1 PURGE
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE
      SET RIP UP
                                                                          
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.1 COST1 0
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R2:
      ESQUERDA >          
      SET LAN LAN0 IP 192.168.30.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.30.255
      SET LAN LAN0 UP
      SET LAN LAN1 IP 192.168.40.254 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.40.255
      SET LAN LAN1 UP
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE FALSE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.6 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.5
      SET WAN WAN0 UP
      SET WAN WAN1 PURGE
      
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE
      SET RIP UP
      SET ROUTES DEFAULT GW1 10.1.1.5 COST1 0
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
    • R3:
      CENTRAL >                                                              
      SET LAN LAN0 PURGE
      SET LAN LAN1 PURGE
      
      SET WAN WAN0 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN0 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN0-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.1 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.2
      SET WAN WAN0 UP
      
      SET WAN WAN1 PROTO FRAMERELAY PROTOCOL ANSI DCE TRUE CLOCK EXTERNAL TXINV FALSE
      SET WAN WAN1 TRAFFIC-SHAPE FALSE T391 10 T392 15 N391 6 N392 3 N393 4
      SET WAN WAN1-PVC0 DLCI 100 MTU 1500 IP 10.1.1.5 MASK 255.255.255.252 PEER 10.1.1.6
      SET WAN WAN1 UP
      
      SET RIP REDIST-STATIC TRUE REDIST-CONNECTED TRUE REDIST-OSPF FALSE DEFAULTMETRIC 2
      SET RIP WAN0-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE
      SET RIP WAN0-PVC0 AUTH TYPE NONE
      SET RIP WAN1-PVC0 ENABLED TRUE TYPE ACTIVE
      SET RIP WAN1-PVC0 AUTH TYPE NONE
      SET RIP UP
      
      SET LAN LAN0 IP 192.168.1.231 MASK 255.255.255.0 BROADCAST 192.168.1.255 UP
      SET ROUTES DEFAULT GW1 192.168.1.1 COST1 0
      SET ROUTES UP
      CONFIG SAVE
      
14/09 - Redes MPLS - ORIENTAÇÕES DA AVALIAÇÃO A1

14/09 - Redes MPLS - ORIENTAÇÕES DA AVALIAÇÃO A1

ORIENTAÇÕES PARA AVALIAÇÃO A1 - SEMINÁRIOS DE REDES DE TELECOMUNICAÇÕES E SUAS TECNOLOGIAS DE INFRAESTRUTURA
TEMAS
Aluno TEMA DICAS Ordem de apresentação
Ana Paula A curta vida das redes ATM e o legado das redes X.25 Faça um apanhado de como foi a origem, o uso, o presente e o futuro dessas tecnologias, destacando como estas redes inspiraram outras redes
Maria Fernanda Melhorando o tráfego com redes MPLS Evidencie como um protocolo tão simples pode somar muitas vantagens em uma rede complexa de roteadores, especialmente a implementação de engenharia de tráfego e QoS
[http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED/Paulo.pdf Paulo Aproveitando a rede cabeada ao extremo Demonstre as várias estratégias de uso de tecnologias de acesso que as operadoras de telecom se apropriaram para tirar o máximo proveito das redes externas com pares trançados. Evidencie as tecnologias xDSL
Theodor A tecnologia HFC e o padrão DOCSIS 3.1 Ilustre como é a estrutura da rede de acesso dessa tecnologia e os principais equipamentos envolvidos desde a origem do serviço até o cable modem do usuário. Faça um resgate histórico iniciando pelos limites dos modens analógicos e digitais como equipamentos principais nas pioneiras redes de acesso
Renan Redes Metropolitanas e GPON Explore como estas redes tem sido ampliadas pelas operadoras de telecom baseadas na exploração do uso massivo da fibra óptica como rede de acesso
Apresentação

O aluno irá apresentar o tema em um tempo máximo de quinze minutos usando os recursos didáticos que lhe convier. As apresentações em ppt ou pdf deverão ser entregues para o professor em dois momentos:

  1. dia 21/09: Versão que será avaliada, corrigida e agregada ao kit de apresentações dos seminários. Caso o professor necessite que correções ou adequações sejam feitas, os alunos deverão fazer isso até 25/09 para permitir que os trabalhos, agora concatenados por segmentos de conteúdo, possam ser acessados rapidamente via wiki, no diário de bordo do dia da apresentação.
  2. dia 28/09: Apresentações dos seminários segmentados por área.
O que é para entregar
  • Somente o arquivo da apresentação o qual permanecerá publicado no diário de bordo;
  • Uma questão de múltipla escolha (quatro ou cinco alternativas) de fechamento do assunto.
o que se espera da apresentação
  • Contexto breve;
  • fonte de informação fidedigna;
  • slides suficientes enriquecidos com figuras ilustrativas;
  • conectividade com temas similares das outras apresentações.
Como será a avaliação
  • Qualidade e poder de síntese do tema;
  • Clareza da apresentação;
  • Uso correto do tempo;
  • Qualidade e nível compatível de conteúdo da questão de fechamento;
  • Duas ou três questões sobre o tema realizadas pelo professor ao final da apresentação.

Redes Virtuais - MPLS

  • Redes virtuais com MPLS;

ATENÇÂO: Leitura:

  • Capítulo 5 (seção 5.8) do livro Redes de Computadores e a Internet, 5a ed., de James Kurose.
  • Capítulo 5 (seção 5.4.5) do livro Redes de Computadores, 4a ed., de Andrew Tanenbaum (ou seção 5.6.5 da 5ª ed.).

Outras referências sobre MPLS:

MPLS é um mecanismo para redes de telecomunicações de alto desempenho que encaminha e transporta dados de um nó da rede a outro. Isso se faz por meio de links virtuais entre nós distantes um do outro, semelhante ao conceito de circuitos virtuais. Diversos protocolos podem ser transportados por MPLS, tais como IP e Ethernet (note que o primeiro é um protocolo de rede, mas o segundo é um "protocolo" de enlace). Assim, MPLS se apresenta como uma tecnologia de transporte de dados em redes de longa distância, como ilustrado na figura abaixo.

Mpls-network.jpg

Simplificadamente, um cabeçalho (shim header) é adicionado a cada PDU a ser transportada pela rede MPLS. O rótulo contém um número identificador chamado de rótulo (label, e similar ao VCI visto em circuitos virtuais), junto com alguns bits de controle. Os roteadores dentro da rede MPLS encaminham essas PDUs com base somente no conteúdo desse cabeçalho, comutando-os de acordo com os valores de rótulo (label switching). Note que MPLS não faz roteamento, e sim comutação de circuitos virtuais: os circuitos devem ser previamente estabelecidos para que o encaminhamento de PDUs entre origem e destino possa ser realizada. Desta forma, MPLS parece ser um protocolo que fica entre as camadas de rede e de enlace, como mostrado na figura a seguir.

Mpls protocolstack.jpg ----> MPLS D2.gif


O cabeçalho MPLS possui apenas 32 bits, como mostrado abaixo. O valor de rótulo ocupa 20 bits, o que possibilita pouco mais de 1 milhão de diferentes rótulos (). Há um campo Time To Live (ou simplesmente TTL) com 8 bits, com mesma finalidade que o campo homônimo existente em PDUS IPv4: evitar que um erro de configuração em um roteador faça com que PDUs fiquem circulando eternamente em um loop na rede. O valor desse campo TTL é decrementado por cada roteador que encaminhe a PDU e, se o valor chegar a 0, a PDU é descartada. O campo Exp com 3 bits foi pensado para codificar a classe de serviço da PDU, a qual pode ser usada por mecanismos de qualidade de serviço (QoS) existentes na rede. Por exemplo, o valor de Exp pode ser usado como prioridade da PDU em um determinado roteador dentro da rede MPLS. Por fim, o bit S (bottom of stack) informa se esse é o último cabeçalho MPLS na PDU, uma vez que podem-se empilhar dois ou mais desses cabeçalhos.


Mpls-label.png


A terminologia MPLS possui nomes próprios para diversos componentes da arquitetura. Como ocorre em outras tecnologias, existem conceitos conhecidos apresentados porém com nomes diferentes. A tabela abaixo descreve alguns termos importantes existentes no MPLS:


Termo Descrição
LSP Label Switching Path, o análogo a circuito virtual.
LSR Label Switching Router, ou roteador capaz de comutar PDUs MPLS.
LER Label Edge Router, ou roteador que faz a interface entre a rede MPLS (onde se encaminham PDUs exclusivamente com base nos rótulos), e a rede externa (onde não se usa MPLS). A rede externa pode ser qualquer outra rede, como IPv4, IPv6 ou mesmo LAN Ethernet. Note que LER é um tipo especial de LSR, e podem ser denominados também como LSR ingress (LSR de entrada na rede MPLS) e LSR egress (LSR de saída da rede MPLS).
LFIB Label Forwarding Information Base, ou o conjunto de informações existentes nos LSR usadas para fazer o encaminhamento das PDUS MPLS. Pode ser entendida como uma estrutura análoga à tabela de comutação de circuitos virtuais.


Usando os termos acima, podem-se descrever redes MPLS demonstrativas como mostrado a seguir. Na primeira rede há dois LSP: um vai do Host X ao Host Z e está identificado com PDUS em amarelo, e outro vai de Host X ao Host Y e tem PDUs em azul. O número dentro de cada PDU informa os valores de rótulo usados ao longo dos LSP. Assim como em circuitos virtuais em geral (e como em Frame Relay e ATM), os valores de rótulo podem ser modificados por cada roteador que os comute.

Mplsrouters.gif

Conceitos básicos sobre comutação de rótulos

A comutação de rótulos feita nos LSR é muito parecida com comutação de circuitos virtuais. Ao receber uma PDU MPLS, um LSR decide o que fazer com ela com base no número do rótulo e na interface de rede de onde ela foi recebida. Porém há um detalhe específico do MPLS: uma ou mais interfaces podem ser associadas em um labelspace MPLS, sendo esse labelspace usado para identificar de onde foi recebida uma PDU. Desta forma, um LSR na verdade decide o que fazer com uma PDU com base em seu rótulo e no seu labelspace. Dentro do LSR essa operação se chama ILM (Input Label Mapping).

ILM é a função que identifica uma PDU recebida e mapeia seu rótulo para um labelspace

Um caso especial trata de PDUs que entram na rede MPLS. Por exemplo, uma PDU IPv4, originada de uma rede externa, deve ser transportada pela rede MPLS. Nesse caso, o LER (roteador de borda) deve associar essa PDU a um rótulo MPLS e encaminhá-lo pela rede MPLS. A identificação de uma PDU externa à rede MPLS, com base nas informações dessa PDU, se chama FEC (Forwarding Equivalence Class).

Uma vez identificada uma PDU recebida, o LSR deve encaminhá-la de acordo com instruções predefinidas em sua LFIB. Dentro de sua LFIB essas instruções são chamadas de NHLFE (Next-Hop Label Forwarding Entry), e contêm a operação MPLS a ser realizada e a interface de saída por onde encaminhar a PDU. As operações MPLS possíveis estão descritas na tabela abaixo:


Operação Descrição
SWAP Troca o valor de rótulo. Essa operação deve ser usada para comutação dentro da rede MPLS. Mesmo quando o novo valor de rótulo for idêntico ao anterior essa operação deve ser realizada.
PUSH Adiciona um cabeçalho MPLS com um determinado valor de rótulo. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU entra na rede MPLS.
POP Remove o cabeçalho MPLS. Essa operação deve ser usada principalmente nos LER, quando uma PDU sai da rede MPLS.


A comutação fica completa ao se juntarem o mapeamento de entrada (ILM) com as NHLFE, no caso de comutação dentro da rede MPLS. No caso de entrada de PDUs na rede MPLS, a operação se chama FTN (Fec-To-Nhlfe), que nada mais é que regras para associar os rótulos MPLS a essas PDUS. No exemplo da PDU IPv4, pode-se usar o endereço IPv4 de destino dessa PDU para escolher que rótulo MPLS deve ser usado. Isso está sumarizado na figura abaixo.

Mpls-lfib.png

18/09 - Aula dedicada para as medidas de desempenho dos protocolos da aula de 04/09

18/09 Aula dedicada para as medidas de desempenho dos protocolos da aula de 04/09

21/09 - Redes LAN - Dos protocolos MAC à LAN Comutada

21/09 Redes LAN - Dos protocolos MAC à LAN Comutada

Interligando redes locais de LANs (norma IEEE802.1D)

  • Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ?
  • Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ?
  • Como um switch propaga quadros em broadcast ?

Tecnologias de LAN switches

Switches store-and-forward X cut-through

Veja a seguir detalhes sobre os dois tipos básicos de tecnologias na arquitetura interna de switches e na sequencia faça uma leitura técnica sobre o que ocorre com o fluxo de pacotes e o tratamento deles entre quaisquer portas de um swtch.

funcionamento básico de switches store-and-forward e cut-through
  • funcionamento de switches
  • [switches cut-through]
  • [switches store-and-forward]
  • [switches simétricos (todas portas com mesma taxa de bits)]
  • [switches assimétricos (portas com diferentes taxas de bits)]
Leitura técnica de apoio sobre como os switches são construídos


25/09 - Princípios da Ethernet Comutada

25/09 - Princípios da Ethernet Comutada

Laboratório sobre LANs =

Agora voce tem condições de responder

Com os resultados do experimento de LANs com o Netkit, relate brevemente como você identificou as operações básicas do switch no cumprimento da função dele em uma LAN:

  • Learning
  • Flooding
  • Filtering
  • Forwarding
  • Aging

Entrega: Via email para o professor até 28/09 às 15:00hs

28/09 - Apresentações dos Seminários

28/09 - Apresentações dos Seminários

02/10 - Apresentações dos seminários e Discussão final sobre tecnologias de Acesso e de Transporte

02/10 - Apresentações dos seminários e Discussão final sobre tecnologias de Acesso e de Transporte

05/10 - Arquitetura IEEE802

05/10 - Arquitetura IEEE802


09/10 - Protegendo a rede com Spannig Tree Protocol (STP) - IEEE802.3d

09/10 - Protegendo a rede com Spannig Tree Protocol (STP) - IEEE802.3d

O problema dos ciclos (caminhos fechados) em uma rede local ethernet

Bibliografia associada:

  • Capítulo 15 do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed.", de Behrouz Forouzan.
  • Capítulo 5 do livro "Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição, de James Kurose.
  • Capítulo 4 do livro "Redes de Computadores, 4a ed.", de Andrew Tanenbaum.

Outros materiais:

Após implantar a nova rede do IF-SC SJ, a equipe da gerência de rede passou a acompanhar seu uso pela comunidade escolar. E um certo dia um aluno acidentalmente pegou um cabo e ligou em duas tomadas de rede em um laboratório (que está na Subrede Pedagógica). Quer dizer, ele fez algo assim com um dos switches da rede:


Curto-lan.png


A interligação acidental de duas portas de um switch cria um ciclo na rede local (loop). Mas isso pode ser feito também de forma intencional, pois em LANs grandes pode ser desejável ter enlaces redundantes, para evitar que a interrupção de um enlace isole parte da rede. A existência de interligações alternativas portanto é algo que pode ocorrer em uma rede local, seja por acidente ou com a finalidade de conferir algum grau de tolerância a falhas na infraestrutura da rede. Um caso em que uma rede possui um ciclo intencionalmente colocado pode ser visto na LAN abaixo:

LAN-anel-stp.png

Apesar de desejável em algumas situações, uma topologia de rede com caminhos fechados, como visto na figura acima, não pode ser instalada sem alguns cuidados. Uma rede como essa ficaria travada devido a um efeito chamado de tempestade de broadcasts (broadcast storm). Isso acontece porque, ao receber um quadro em broadcast, um switch sempre o retransmite por todas as demais portas. Para que a rede acima funcione como esperado, uma ou mais portas de switches precisarão ser desativadas de forma que o caminho fechado seja removido. Ter que fazer isso manualmente tira o sentido de ter tal configuração para tolerância a falhas (e não impede um "acidente" como aquele descrito no início desta secão), por isso foi criado o protocolo STP (Spanning Tree Protocol, definido na norma IEEE 802.1d) para realizar automaticamente essa tarefa.


Voltando ao problema do loop acidental (ou proposital...) colocado entre portas de um mesmo switch, vamos avaliar o que ocorreria na prática sem um protocolo STP.


Curto-lan.png


Para ver a consequência dessa ação aparentemente inocente, experimente reproduzi-la em uma rede feita com o Netkit:

Stp-ex1.png
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
sw[type]=switch

sw[eth0]=port0
sw[eth1]=port1

pc1[eth0]=port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=port1:ip=192.168.0.2/24

# ... a barbeiragem do usuário da rede no switch !
sw[eth2]=link-barbeiragem
sw[eth3]=link-barbeiragem


O que ocorreu ao tentar pingar de pc1 para pc2 ?

  • Abra a ferramenta "monitor do sistema" do UBUNTU para constatar a carga de processamento do processador de seu PC e conclua o que está acontecendo.

Agora vamos observar o STP em ação na rede abaixo

LAN-anel-stp.png

  • Configuração para o Netkit:
sw1[type]=switch
sw2[type]=switch
sw3[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on
sw2[stp]=on
sw3[stp]=on

sw1[eth0]=sw1-sw2
sw1[eth1]=sw1-port1
sw1[eth2]=sw1-sw3

sw2[eth0]=sw1-sw2
sw2[eth1]=sw2-port1
sw2[eth2]=sw2-sw3

sw3[eth0]=sw1-sw3
sw3[eth1]=sw3-port1
sw3[eth2]=sw2-sw3

pc1[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw3-port1:ip=192.168.0.3/24

Abra o wireshark ou tcpdump em qualquer interface da rede e observe todos os parâmetros do pacote BPDU trocados entre Switches. Neste momento o algorítimo do STP já executou todas as suas etapas e convergiu bloqueando portas para tornar a rede em uma topologia tipo árvore. Os pacotes BPDU irão aparecer periodicamente nessa rede até que exista uma falha ou mudança na topologia física para que exista uma nova etapa do algorítimo STP.

Atividade 1

Vamos realizar um experimento para entender melhor como funciona o STP.


Switches reais usualmente possuem suporte a STP (Spanning Tree Protocol) para possibilitar haver enlaces redundantes em uma rede local. No Netkit podem-se criar redes em que se usa o STP, que deve ser ativado no switches.


Para criar essa rede no Netkit pode-se usar a seguinte configuração:

sw1[type]=switch
sw2[type]=switch
sw3[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
 
# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024
sw2[stp]=on:bridge_priority=128
sw3[stp]=on:bridge_priority=500

sw1[eth0]=sw1-sw2
sw1[eth1]=sw1-port1
sw1[eth2]=sw1-sw3
 
sw2[eth0]=sw1-sw2
sw2[eth1]=sw2-port1
sw2[eth2]=sw2-sw3
 
sw3[eth0]=sw1-sw3
sw3[eth1]=sw3-port1
sw3[eth2]=sw2-sw3
 
pc1[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw3-port1:ip=192.168.0.3/24

A configuração do STP se faz pelo atributo especial stp a ser especificado para cada switch. A opção on ativa o STP, e bridge_priority define a prioridade do switch no escopo do STP.

Como os switches podem ser configurados com múltiplas vlans, o STP deve ser ativado apropriadamente. Isso significa que cada vlan deve ter o STP rodando de forma independente. A configuração do Netkit para especificar o STP para cada vlan segue abaixo:

sw1[type]=switch

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024:vlan=5
sw1[stp]=on:bridge_priority=512:vlan=10

Nesse exemplo, o switch sw1 tem o STP ativado na vlans 5 e 10. Os parâmetros do STP inclusive podem ser diferentes em cada vlan, já que ele opera em cada uma de forma independente (i.e. o STP em uma vlan não interfere com o STP em outra vlan). Vlans em que o stp não foi explicitamente ativado usarão a configuração default do stp, a qual é definida omitindo-se informação sobre vlan:

# Configuração default do STP em um switch ... vale para todas as vlans em que 
# o stp não foi configurado individualmente.
sw1[stp]=on

# A configuração default pode conter quaisquer opções do stp, menos vlan:
sw2[stp]=on:bridge_priority=2000

Um último detalhe sobre o STP diz respeito ao custo e prioridade de cada porta do switch. No STP usado em switches reais, o custo de uma porta é dado pela sua velocidade. Assim, portas mais velozes têm custo menor que portas mais lentas, como por exemplo portas 1 Gbps comparadas a 100 Mbps. No Netkit não existe essa diferenciação entre as interfaces ethernet por serem emuladas, mas pode-se especificar manualmente o custo de cada interface a ser usado pelo STP. A configuração necessária deve ser colocada em cada porta da seguinte forma:

sw1[type]=switch

# Ativação do STP nos switches
sw1[stp]=on:bridge_priority=1024

sw1[eth0]=port0:stp_cost=10
sw1[eth1]=port1:stp_cost=100

Assim, nesse exemplo a interface eth0 do switch sw1 tem custo STP 10, e a interface eth1 tem custo 100. Os custos de interfaces de acordo com a norma IEEE 802.1d pode ser visto na seguinte tabela:

Stp-custos.png


A lista completa de opções que podem ser usadas na configuração do STP no Netkit segue abaixo:

# STP no switch:
# bridge_priority: prioridade do switch no STP
# hello_time: intervalo entre envios de BPDU
# max_age: tempo máximo que o STP pode ficar sem receber uma atualização de BPDU de outro switch
# forward_delay: atraso para enviar uma BPDU notificando uma mudança de configuração do STP
# on: ativa o STP
# off: inicia com STP desativado

sw1[stp]=on:vlan=10:bridge_priority=100:hello_time=2:max_age=10:forward_delay=1

# Porta do switch: pode ter as opções stp_cost (custo da porta) e stp_prio (prioridade da porta)
sw1[eth0]=port0:stp_cost=10:stp_prio=1
16/10 - Analisando o STP na prática

16/10 - Analisando o STP na prática

  • Atividade totalmente desenvolvida em laboratório pelos alunos (professor tem conselhos de classe do Curso técnico Integrado no mesmo horário);
  1. Implementar em laboratório o mesmo cenário da aula anterior considerando agora os switches Catalyst do laboratório de redes 1;
  2. Prove através de amostras dos pacotes BPDU trocadas entre portas, quais dos switches e portas são raiz, designadas e bloqueadas;
  3. Altere o BridgeID de um dos switches para que este se torne um novo root Bridge da rede, provando esta mudança também com pacotes BPDU.
19/10 - Agregamento de enlaces ou Port Aggregation

19/10 - Agregamento de enlaces ou Port Aggregation

Padrão IEEE802.1ax (anterior IEEE802.3ad) Agregamento de enlaces ==

Agregação de enlace (bonding ou port trunking)

O Linux possui suporte a agregação de enlaces, em que se agrupam interfaces ethernet (vinculação de portas) de forma a parecerem uma única interface (chamado de Linux Channel Bonding). A interface agregada tem prefixo bond, e assim deve ser identificada como bond0, bond1 e assim por diante. Para criar um enlace agregado no Netkit basta declarar em um switch uma interface desse tipo. A sintaxe da declaração é praticamente idêntica a de interfaces ethernet, como se pode ver abaixo:

pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
sw1[type]=switch
sw2[type]=switch

pc1[eth0]=sw1-port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw2-port0:ip=192.168.0.2/24

sw1[eth0]=sw1-port0
sw2[eth0]=sw2-port0

# Define em cada switch uma interface bond0 que agrega dois enlaces.
# O enlace agregado deve ser composto por uma ou mais interfaces ethernet.
# O nome do enlace agregado é sw1-sw2 no exemplo.

sw1[bond0]=sw1-sw2:interfaces=eth1,eth2
sw2[bond0]=sw1-sw2:interfaces=eth1,eth2

Nesse exemplo o enlace agregado foi criado entre os switches sw1 e sw2. Como se pode notar, existe uma opção de configuração adicional interfaces, usada para listar as interfaces ethernet a serem agrupadas. Essas interfaces não devem ser declaradas explicitamente. Além disso, não se podem configurar VLANs na interface agregada (bond0 no exemplo). Por fim, mais de um enlace agregado pode ser criado no mesmo switch, bastando identificá-los por interfaces bond diferentes (bond1, bond2, ...).

O exemplo acima cria a seguinte rede:

Bond.png

Port Trunking com Switches CISCO

Consulte o link [sobre Etherchannel ou PAgP]

Use:
- (config)#interface range g0/21-24
- (config-if-range)#channel-group 1 mode on

Use "show etherchannel 1 summary" para visualizar as portas vinculadas ao canal de portas 1 .É importante destacar que a parte de trunk 802.1Q e permissão de VLANs já está OK.

Consulte o link [sobre Protocolo LACP]

Neste caso está se utilizando o padrão [| IEEE802.1ad (ou IEEE802.1ax - mais recente)]. A diferença fica por conta do uso do modo "active" no lugar de "on".

Cascateamento versus Empilhamento

Os switches ainda possuem uma facilidade em nível físico chamada empilhamento (ou stack) que tem a função de ampliar as capacidades de portas sem comprometer significativamente a latência de pacotes em trânsito (fase forwarding). O mais eficiente, porém com mais custo, é o empilhamento por backplane onde um cabo proprietário de comprimento não maior que 1 metro, é conectado entre portas de entrada e saída específicas para este fim, geralmente na trazeira do switch, formando um anel dos swicthes empilhados. Os switches empilhados se comportam como um só e a gerência deles é muito mais facilitada com um único endereço IP. Já o cascateamento usando portas comuns ou portas específicas de altas taxas (fibra) chamadas UPLINK, mesmo usando o agregamento de link exposto na seção anterior, resolve a questão do congestionamento de toda a transferência de dados oriundas/destinadas aos ramos descendentes destas portas mas torna-se difícil a gerência de cada switch e a latência além de reduzir o desempenho da rede pode impedir até o funcionamento de algorítimos como o STP.


23/10 - Redes Locais Virtuais com Switch CISCO

23/10 - Redes Locais Virtuais com Switch CISCO

  • Ver slides sobre introdução à VLANs.


Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

Siga as orientações do professor e realize a interligação de switches da estrutura do laboratório para implementar as características de STP e VLANs.

A seguir algumas dicas básicas para estabelecer configurações nos switches;

Uso dos Switches do Laboratório para a criação de VLANs

  • uso da interface CLI da CISCO e comandos básicos;
  • gerenciamento de switches via TELNET;
  • configuração de VLANs distribuídas em 2 switches usando trunk e access;
  • uso de VLAN nativa para gerência comum.
  • configuração básica do switch após reset:

Para zerar a configuração:

  • Pressione constantemente a tecla mode por aproximadamente 6 segundos. Voce irá perceber que os tres leds inferiores irão começar a piscar e depois parar. Nesse momento solte a tecla e o switch irá reiniciar com a configuração de fábrica. Após entre no console do equipamento e proceda os comandos à seguir:
Zerando as configurações atuais

>enable

  1. erase startup-config
  2. wr

</syntaxhighlight>

Definindo IP de gerenciamento e login de acesso

Se não estiver no modo de usuário root:

>enable:

</syntaxhighlight>

Após aplique os comandos abaixo usando números IP de gerenciamento e nomes (hostname) diferentes para cada switch utilizado pelas equipes:

enable configure terminal hostname SW_DIREITO interface vlan1 ip address 192.168.1.111 255.255.255.0

ip default-gateway 192.168.1.1 ip http server ip http secure-server

line con 0 line vty 0 4

password CISCO
login

line vty 5 15

password CISCO
login

enable secret CISCO wr

</syntaxhighlight>

Exemplo de configuração de vlan no switch

Cria a vlan 10

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#vlan 10

Switch(config-vlan)#name depto-administrativo

Switch(config-vlan)#exit

Atribui vlan a cada porta untagged

Switch(config)#

Switch(config)#interface gigabitethernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode access

Switch(config-if)#switchport access vlan 10

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#exit

Switch#sh vlan

</syntaxhighlight>

Configurando trunk no switch (tagged) e interface nativa para gerenciamento comum

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#interface gigabitethernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode trunk

Switch(config-if)#switchport mode native vlan 1

</syntaxhighlight>

Para apagar todas as vlans de 2 à 1000:

no vlan 2-1000

</syntaxhighlight>

26/10 - Simulações com Packet Tracer da CISCO

26/10 - Simulações com Packet Tracer da CISCO

  • Finalização da teoria sobre Agregamento de enlaces;
  • Finalização da teoria sobre VLANs;
  • Simulações com Packet Tracer da CISCO - cada aluno recebeu um cenário para fazer a simulação e enviar para o professor até 06/11 via email - após avaliação do professor, publicar aqui neste espaço o arquivo .pkt do aplicativo ao lado do seu nome e o título do cenário simulado.
30/10 - Avaliação A2 Exercícios e Atividades com Redes Locais Virtuais e Packet Tracer

30/10 - Avaliação A2 Exercícios e Atividades com Redes Locais Virtuais e Packet Tracer

Avaliação A2

Avaliação A2 - Submissão de artigo Técnico
Call for Papers for RED17-2 journal.
Datas Importantes
  1. Abertura das inscrições para submissão: 30/10/2017
  2. Escolha do assunto e tópico: 09/11/2017 (veja nota abaixo!)
  3. Deadline para Submissões: 20/11/17
  4. Notificação de Aceite: 27/11/17
  5. Submissão de Versão Final: 04/12/17 (para aqueles artigos que não atingirem avaliação 60)
Nota

Solicito que me enviem a proposta de título com um breve resumo do artigo destacando o que ele irá abordar. Quanto antes entregar, melhor!

Escopo

Seguindo a necessidade da disciplina de explorar com mais atenção conteúdos envolvidos com a segunda parte da disciplina de Redes 2, Redes Locais (LAN), pretende-se que o evento RED17-2 proporcione aos estudantes e pesquisadores, que atuam em áreas diretamente relacionadas a Redes de Computadores, como conectividade, equipamentos de rede e gestão de redes a fim de apresentar e discutir trabalhos científicos (de cunho teórico e/ou envolvendo aplicações específicas) relacionados principalmente aos seguintes tópicos:

Tópicos de Interesse

Aplicações inteligentes em equipamentos de redes; Padronização de redes locais; Interoperabilidades de redes; Aplicações de sistemas inteligentes em redes locais de computadores; Sistemas embarcados aplicados a equipamentos de redes locais; Equipamentos de redes de alta performance.

Instruções para confecção dos artigos

Os artigos poderão ser submetidos em português ou inglês com até 4 páginas, incluindo as referências, em arquivo formato .pdf conforme o modelo disponível (LateX ou Word). Faça aqui o download dos templates para a submissão dos artigos: LateX ou Word). Estes modelos referência do SBAI 2017 - Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente.


IMPORTANTE
  1. É OBRIGATÓRIO utilizar um dos templates em LateX ou Windows;
  2. Independente do assunto escolhido dentro dos temas, é OBRIGATÓRIO que ele esteja explorando as camadas 1 e 2 das Redes Locais... LIMITANDO-SE às LANs e eventualmente às MANs;
  3. Usem como inspiração para desenvolver o artigo, a revista RTI que além de possuir na biblioteca do campus, tem sua versão online: http://www.arandanet.com.br/revista/rti/edicao/2017/maio. Vejam o resumo das edições anteriores... tem muito assunto que cabe nos conteúdos que foram explorados em sala;
Submissão de artigos

Os autores devem submeter eletronicamente seus manuscritos em formato .pdf para o professor (casagrande@ifsc.edu.br).

Publicação

Os autores de artigos aceitos deverão publicar em arquivo pdf ou odt neste espaço, com hyperlink no nome correspondente abaixo do título de cada artigo.!!!

Avaliação
  1. Os artigos serão distribuídos para os professores (revisores) da área de telecomunicações sem identificação dos autores (blind review). Os revisores já estarão orientados sobre as características do journal (nossa avaliação A2) e irão fazer uma breve avaliação sobre o artigo classificando-os em quatro possibilidades de recomendação para publicação com os seguintes pesos em nota de 20 à 100:
    *(1) artigo não recomendado, peso 20;
    *(2) artigo fracamente recomendado, peso 50;
    *(3) artigo recomendado, peso 70;
    *(4) artigo fortemente recomendado, peso 100;
  2. Caso um mesmo artigo tenha a avaliação 1 ou 2 de um revisor nas possibilidades de recomendação e outra em 3 ou 4 por outro revisor, um terceiro revisor será delegado para avaliar o artigo, descartando a menor avaliação dos três;
  3. Artigos que tiverem avaliados como recomendação 3 ou 4 serão selecionados para serem publicados neste ambiente;
  4. Para fechar a nota da avaliação 2 uma terceira nota será atribuída pelo professor de 50 à 100 a qual será somada as outras duas notas finais dos revisores. A média das 3 notas será o valor de A2.
Exemplos de artigos do Journal RED17-1

Exemplos do Journal RED17-1


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Aula de hoje
  • Ver slides Revisão e exercícios sobre introdução à VLANs.

Segmentação de Rede

Introdução: A equipe que administra a rede do campus São José estudou uma reestruturação dessa rede. Como diferentes setores e públicos a utilizam, e para diferentes propósitos, concluiu-se que seria apropriado segmentá-la em algumas subredes. Isso possibilitaria facilitar o controle de quem usa a rede, além do policiamento do tráfego. Para isso, a subrede geral do campus precisaria ser segmentada inicialmente em cinco novas subredes, denominadas:

Segmento Descrição Subrede IP
Pedagogica Pontos das salas de aula e laboratórios de informática 172.18.32.0/20
Administrativa Pontos de setores administrativos 172.18.16.0/20
DMZ Servidores acessíveis de fora da escola (ex: Wiki, WWW) 200.135.37.64/26
BD Servidores que hospedam bancos de dados (ex: LDAP, MySQL) 172.18.240.0/24
LAN Demais pontos de rede 172.18.0.0/20


A figura abaixo mostra a estrutura proposta para a rede do campus São José, composta pelas cinco novas subredes e as subredes dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2. Como se pode observar, o roteador/firewall Cisco ASA 5510 se torna um nó central da rede, pois interliga todas suas subredes (com exceção dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2).


Nova-rede-ifsc-sj.png


Existe mais de uma forma de implantar uma estrutura como essa, as quais serão apresentadas nas próximas subseções.

Segmentação física

A segmentação física é uma solução aparentemente simples e direta. Cada subrede deve ser composta de uma estrutura exclusiva, contendo seus switches e cabeamentos. No entanto, para adotar esse tipo de segmentação, algumas modificações precisarão ser feitas na infraestrutura de rede existente. Observe a estrutura física da rede do campus:

Rede-ifsc-sj.png


Questão: O que seria necessário fazer para implantar uma segmentação física?

Segemetação Lógica (Segmentação com VLANs)

Se a reestruturação pudesse ser efetuada com mínimas modificações na estrutura física (incluindo cabeamento), a implantação da nova rede seria mais rápida e menos custosa. Para isso ser possível, seria necessário que a infraestrutura de rede existente tivesse a capacidade de agrupar portas de switches, separando-as em segmentos lógicos. Quer dizer, deveria ser possível criar redes locais virtuais, como mostrado na seguinte figura:

Vlans.png

No exemplo acima, três redes locais virtuais (VLAN) foram implantadas nos switches. Cada rede local virtual é composta por um certo número de computadores, que podem estar conectados a diferentes switches. Assim, uma rede local pode ter uma estrutura lógica diferente da estrutura física (a forma como seus computadores estão fisicamente interligados). Uma facilidade como essa funcionaria, de certa forma, como um patch panel virtual, que seria implementado diretamente nos switches.

Redes locais virtuais são técnicas para implantar duas ou mais redes locais com topologias arbitrárias, usando como base uma infraestrutura de rede local física. Isso é semelhante a máquinas virtuais, em que se criam computadores virtuais sobre um computador real.


Padrão IEEE 802.1q

Os primeiros switches com suporte a VLANs as implementavam de forma legada (i.e. não seguiam um padrão da indústria). Isso impedia que houvesse interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Logo a IEEE formou um grupo de trabalho para propor mecanismos padronizados para implantar VLANs, dando origem ao padrão IEEE 802.1q. Os fabricantes de equipamentos de rede o adataram largamente, suplantando outras tecnologias legadas (ex: ISL e VTP da Cisco). Com isso, VLANs IEEE 802.1q podem ser criadas usando switches de fabricantes diferentes.

Atualmente, a implantação de VLANs depende de switches com suporte ao padrão IEEE 802.1q. Assim, verifique quais dos switches do laboratório possuem suporte a VLAN:

Uma VLAN é identificada por um número, chamado VID (VLAN Identifier), sendo que a VLAN com VID 1 é considerada a VLAN default (configuração de fábrica). Em um switch com suporte a VLAN IEEE 802.1q, cada porta possui um (ou mais ...) VID, o que define a que VLAN pertence. Assim, para criar uma VLAN, devem-se modificar os VID das portas de switches que dela farão parte.

Além do VID, a configuração da porta de um switch deve especificar o modo de operação da VLAN:

  • tagged: cada quadro transmitido ou recebido por essa porta deve conter o número da VLAN a que pertence. Esse modo é usado normalmente em portas que interligam switches.
  • untagged: quadros que entram e saem pela porta não possuem informação sobre a VLAN a que pertencem. Usado normalmente para conectar computadores e servidores a switches.


Esses modos tagged e untagged implicam haver uma forma de um quadro Ethernet informar a que VLAN pertence. Isso é usado para restringir a propagação de quadros, fazendo com que sejam recebidos e transmitidos somente por portas de switches que fazem parte de suas VLANs.


O padrão IEEE 802.1q define, entre outras coisas, uma extensão ao quadro MAC para identificar a que VLAN este pertence. Essa extensão, denominada tag (etiqueta) e mostrada na figura abaixo, compõe-se de 4 bytes situados entre os campos de endereço de origem e Type. O identificador de VLAN (VID) ocupa 12 bits, o que possibilita portanto 4096 diferentes VLANs.


Quadro-8021q.png
Quadro ethernet com a TAG IEEE 802.1q


A tag de VLAN, inserida em quadros Ethernet, está diretamente relacionada com os modos tagged e untagged de portas de switches. Portas em modo tagged transmitem e recebem quadros que possuem tag, e portas em modo untagged recebem e transmitem quadros que não possuem tag. Isso foi pensado para tornar a implantação de VLANs transparente para os usuários finais, pois seus computadores não precisarão saber que existem VLANs (i.e. não precisarão interpretar tags). Por isso equipamentos que não interpretam tags são denominados VLAN-unaware (desconhecem VLAN), e equipamentos que recebem e transmitem quadros com tag são referidos como VLAN-aware (conhecem VLAN).


Exemplo: simulador de switch com VLAN:
Esta animação possibilita simular a configuração de VLANs em um switch, e efetuar testes de transmissão. Experimente criar diferentes VLANs e observar o efeito em transmissões unicast e broadcast (clique na figura para acessar o simulador).

Um simulador de VLANs


Segmentação de LAN da teoria à prática

Exemplo: a configuração do Netkit mostrada abaixo cria uma pequena rede composta por um switch e quatro computadores. Além disso, foram definidas duas VLANs (VLAN 5 e VLAN 10). Com isso, os computadores pc1 e pc4 pertencem a VLAN 5, e os computadores pc2 e pc3 estão na VLAN 10. Execute a rede abaixo e teste a comunicação entre os computadores - quais computadores conseguem se comunicar ?.

sw[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
pc4[type]=generic

# As portas do switch
sw[eth0]=port0:vlan_untagged=5
sw[eth1]=port1:vlan_untagged=10
sw[eth2]=port2:vlan_untagged=10
sw[eth3]=port3:vlan_untagged=5

# Ligando os computadores ao switch
pc1[eth0]=port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=port2:ip=192.168.0.3/24
pc4[eth0]=port3:ip=192.168.0.4/24
Vlans-ex1.png

Por exemplo, em uma pequena rede com duas VLANs as portas dos switches podem estar configuradas da seguinte forma:


Bridge3.png
switch1[type]=switch
switch2[type]=switch
pc1[type]=generic
pc2[type]=generic
pc3[type]=generic
pc4[type]=gateway
pc5[type]=generic
pc6[type]=generic

pc1[default_gateway]=192.168.0.4
pc2[default_gateway]=192.168.0.4
pc3[default_gateway]=192.168.1.4
pc5[default_gateway]=192.168.1.4
pc6[default_gateway]=192.168.0.4

switch1[eth0]=sw1-port0:vlan_untagged=5
switch1[eth1]=sw1-port1:vlan_untagged=5
switch1[eth2]=sw1-port2:vlan_untagged=10
switch1[eth3]=linksw1sw2:vlan_tagged=5,10

switch2[eth0]=sw2-port0:vlan_tagged=5,10
switch2[eth1]=sw2-port1:vlan_untagged=10
switch2[eth2]=sw2-port2:vlan_untagged=5
switch2[eth3]=linksw1sw2:vlan_tagged=5,10

pc1[eth0]=sw1-port0:ip=192.168.0.1/24
pc2[eth0]=sw1-port1:ip=192.168.0.2/24
pc3[eth0]=sw1-port2:ip=192.168.1.3/24
pc4[eth0]=sw2-port0:vlan_tagged=(5,ip=192.168.0.4/24),(10,ip=192.168.1.4/24)
pc5[eth0]=sw2-port1:ip=192.168.1.5/24
pc6[eth0]=sw2-port2:ip=192.168.0.6/24

Exercício: Redesenhe a topologia LÓGICA para essa rede!


Atividade 1

Na figura abaixo, a rede da esquerda está fisicamente implantada em uma pequena empresa. No entanto, uma reestruturação tem como objetivo modificá-la de acordo com o diagrama mostrado à direita. Essa alteração da rede deve ser feita sem adicionar switches ou modificar o cabeamento (tampouco devem-se mudar as conexões de pontos de rede às portas de switches). Faça essa modificação usando o Netkit.

Vlan-ex1.png

  1. Criar a topologia física:
    sw1[type]=switch
    sw2[type]=switch
    pc1[type]=generic
    pc2[type]=generic
    pc3[type]=generic
    pc4[type]=generic
    pc5[type]=generic
    pc6[type]=generic
     
    sw1[eth0]=sw1-port0
    sw1[eth1]=sw1-port1
    sw1[eth2]=sw1-port2
    sw1[eth3]=link-sw1sw2
     
    sw2[eth0]=sw2-port0
    sw2[eth1]=sw2-port1
    sw2[eth2]=sw2-port2
    sw2[eth3]=link-sw1sw2
     
    pc1[eth0]=sw1-port0
    pc2[eth0]=sw1-port1
    pc6[eth0]=sw1-port2
    
    pc3[eth0]=sw2-port0
    pc4[eth0]=sw2-port1
    pc5[eth0]=sw2-port2
    
  1. Exercício: Criar a topologia lógica usando VLANs
    ... isso é com vocês!

A nova rede do IFSC-SJ

Desafio: Voltando à segmentação da rede do campus São José, implemente a nova rede usando VLANs!


Ifsc-sj-simples.png Ier-seta.png Nova-rede-ifsc-sj.png

Primeiro isso será realizado usando o Netkit, e em seguida será implantado no laboratório. Para simplificar a rede, vamos assumir que a topologia física está implantada como mostrado na figura acima, à esquerda.

Configuração da rede do IFSC-SJ
# switches
sw-rnp[type]=switch
sw-redes1[type]=switch
sw-redes2[type]=switch
sw-coinf[type]=switch
sw-labdes[type]=switch
 
# gateways
asa5510[type]=gateway
gw-redes1[type]=gateway
gw-redes2[type]=gateway
 
# computadores e servidores
bd[type]=generic
dmz1[type]=generic
dmz2[type]=generic
adm1[type]=generic
adm2[type]=generic
adm3[type]=generic
pedag1[type]=generic
pedag2[type]=generic
pc-redes1[type]=generic
pc-redes2[type]=generic
 
# Portas dos switches
sw-rnp[eth0]=rnp-port0
sw-rnp[eth1]=rnp-port1
sw-rnp[eth2]=rnp-port2
sw-rnp[eth3]=rnp-port3
sw-rnp[eth4]=rnp-port4
sw-rnp[eth5]=rnp-port5
 
sw-redes1[eth0]=redes1-port0
sw-redes1[eth1]=redes1-port1
 
sw-redes2[eth0]=redes2-port0
sw-redes2[eth1]=redes2-port1
 
sw-coinf[eth0]=coinf-port0
sw-coinf[eth1]=coinf-port1
sw-coinf[eth2]=coinf-port2
# Ligações entre switches
sw-coinf[eth3]=rnp-port5
sw-coinf[eth4]=labdes-port3
 
sw-labdes[eth0]=labdes-port0
sw-labdes[eth1]=labdes-port1
sw-labdes[eth2]=labdes-port2
sw-labdes[eth3]=labdes-port3
 
# Ligações dos computadores aos switches
asa5510[eth0]=rnp-port0:ip=172.18.0.254/16
bd[eth0]=rnp-port1:ip=172.18.0.10/16
dmz1[eth0]=rnp-port2:ip=172.18.0.11/16
adm1[eth0]=rnp-port3:ip=dhcp
gw-redes1[eth1]=rnp-port4:ip=172.18.0.100/16
 
pc-redes1[eth0]=redes1-port1:ip=192.168.1.2/24
gw-redes1[eth0]=redes1-port0:ip=192.168.1.1/24
 
pc-redes2[eth0]=redes2-port1:ip=192.168.2.2/24
gw-redes2[eth0]=redes2-port0:ip=192.168.2.1/24
 
dmz2[eth0]=coinf-port0:ip=172.18.0.13/16
adm2[eth0]=coinf-port1:ip=dhcp
pedag1[eth0]=coinf-port2:ip=dhcp
 
adm3[eth0]=labdes-port0:ip=dhcp
pedag2[eth0]=labdes-port1:ip=dhcp
gw-redes2[eth1]=labdes-port2:ip=172.18.0.101/16
 
# ASA 5510 é servidor dhcp da LAN ...
asa5510[dhcp]=eth0:range=172.18.100.1,172.18.100.250:gateway=172.18.0.254
 
# Gateways default dos computadores que usam IP fixo
gw-redes1[default_gateway]=172.18.0.254
gw-redes2[default_gateway]=172.18.0.254
pc-redes1[default_gateway]=192.168.1.1
pc-redes2[default_gateway]=192.168.2.1
bd[default_gateway]=172.18.0.254
dmz1[default_gateway]=172.18.0.254
dmz2[default_gateway]=172.18.0.254
06/11 - Exercícios da lista 3 e outros

06/11 - Exercícios da lista 3 e outros

  • Exercícios da 8,9 e 15 lista 3 - VLANs e STP;
  • Exercício adicional sobre VLANs;
  • Uso dos minutos finais da aula para implementar a atividade avaliativa da aula de 23/10 no Packet Tracer da CISCO.
09/11 - Introdução a redes WLAN

09/11 -Introdução a redes WLAN

13/11 - WLAN - O protocolo CSMA-CA e arquitetura IEEE802.11

13/11 - WLAN - O protocolo CSMA-CA e arquitetura IEEE802.11


O Protocolo CSMA/CA

Pode-se descrever em alto-nível o algoritmo do CSMA/CA (simplificando alguns detalhes) com o fluxograma abaixo:


Fluxograma-csma-ca.png
Fluxograma para MAC CSMA/CA em modo contenção (função DCF). Esse fluxograma não mostra as esperas de intervalos entre quadros (IFS). Cw significa Janela de Contenção (Contention Window), e Cwmin é seu valor mínimo definido na norma (15 no caso do IEEE 802.11g, e 31 para IEEE 802.11b).


Um último detalhe sobre o CSMA/CA trata dos intervalos entre quadros (IFS - Inter Frame Space), que são tempos mínimos que um nodo deve esperar antes de transmitir um quadro, após o meio se tornar ocioso. Sua finalidade é priorizar o acesso ao meio para certos tipos de quadros, que têm urgência para serem enviados. Esse é o caso de quadros de confirmação (ACK) e CTS (Clear To Send). Um IFS menor corresponde a uma maior prioridade de transmissão de quadro. A figura abaixo ilustra os tipos de IFS:

Ifs-csma-ca.gif
Intervalos entre quadros

  • SIFS (Short Interframe Space): intervalo mais curto, usado antes do envio de quadros ACK e CTS.
  • PIFS (PCF Interframe Space): intervalo intermediário, usado quando em modo PCF (Point Coordination Function). O modo PCF implementa um tipo de acesso ao meio mestre-escravo. Raramente encontrado em equipamentos.
  • DIFS (Distributed Interframe Space): intervalo usual, aplicado no início de transmissões em geral (quadros de dados, associação, autenticação, RTS).

Uso de RTS/CTS para tratar nodos escondidos

Rts-cts.gif

16/11 - Interligação de LANs com WireLess - Evolução do IEEE802.11

Interligação de LANs com WireLess - Evolução do IEEE802.11


  • Exercícios com o protocolo CSMA/CA
  • Uma possibilidade de solução do primeiro diagrama de tempo do exercício 19 da lista 4 usando valores de backoff diferentes e a interpretação de que a seta representa um quadro que será transmitido imediatamente caso o meio esteja livre:


Csma-ca-2012-11.png

Legenda:

  • Azul: transmissão de um quadro + recepção de ACK (considerando que a seta indica que o quadro está pronto para transmissão, ou seja, o handshake dos quadros de RTS e CTS com respectivos SIFS já ocorreram!).
  • Verde: espera imposta após uma transmissão de quadro (duração: CWmin slots, sendo CWmin=15 no IEEE 802.11g).
  • Amarelo: backoff
  • Vermelho: DIFS

Façam os demais diagramas adotando a mesma interpretação acima!!!


20/11 - Atividade em sala - Ligação Outdoor com WOM5000

20/11 - Atividade em sala - Ligação Outdoor com WOM5000

  • Uma ligação ponto à ponto com uma bridge Wireless - uso do WOM5000;
  • Questões sobre especificações de produtos Wireless em redes com STP, VLAN e desempenho.

Aspectos de segurança em redes IEEE802.11

Autenticação e associação

Originalmente foi definido na norma IEEE 802.11 que uma estação precisa se autenticar e associar a um BSS para poder transmitir dados. Em sua forma mais simples, esses procedimentos demandam apenas quatro quadros de controle no total, sendo dois para cada operação. A sequência de autenticação em sua forma mais simples é denominada Autenticação aberta, mostrada abaixo:

80211-auth.png
Autenticação aberta

Como se pode ver, chamar essa operação de autenticação é forçar o uso desse termo porque o AP (que controla o BSS) não confere a identidade informada pela estação. Assim, outra forma de autenticação foi criada para conferir a informação passada pela estação, além de negociar chave de encriptação para ter o sigilo das comunicações. Esse novo método se chama Autenticação com chave compartilhada, sendo implementado pelo WEP (e lembre que isso é inseguro e não deve ser usado em redes reais ;-):

80211-shared-key-auth.png
Autenticação com chave compartilhada

Uma vez estando a estação em estado autenticado, deve ocorrer a associação com o AP. Na associação o AP registra a existência da estação de forma que o sistema de distribuição (DS, que interliga os AP) saiba em que AP se encontra essa estação e possa assim lhe encaminhar quadros. A norma IEEE 802.11 proíbe explicitamente a associação a mais de um AP simultaneamente.

80211-associate.png
Associação com AP

Transição de BSS

Em redes IEEE 802.11 com mais de um AP, para ampliar a área de cobertura, estações que se movimentam podem precisar migrar de um AP para outro. Essa operação se chama transição de BSS (também conhecida como handover ou roaming).

Handover2.png

A transição se desencadeia quando o sinal do enlace com o AP atual tem sua qualidade abaixo de um determinado limiar. Isso faz com que um novo AP seja procurado (varredura, ou scanning). Ao escolher um novo AP, a estação precisa nele se autenticar e associar. A autenticação depende do método usado (aberto, WPA-PSK à esquerda, ou WPA-EAP à direita)

Auth-rsn1.png Auth-eap.png

Como se pode deduzir, a transição feita dessa forma não é imediata. Na verdade, ela pode demorar muitos segundos! Esse atraso de transição pode influenciar negativamente nas comunicações em andamento, uma vez que a transição costuma ocorrer quando o sinal está com baixa qualidade (causando perdas de quadros), além da demora para se completar. Esforços vêm sendo feitos atualmente para reduzir o atraso de transição, e dentre eles a norma IEEE 802.11r propõe um mecanismo para acelerar a autenticação. Porém o atraso de varredura ainda está por melhorar ...

A qualidade do sinal depende da modulação usada (e da taxa de dados), assim o limiar entre um BSS e outro depende de como as estações medem a qualidade de sinal e quais as taxas mínimas aceitáveis. A figura abaixo ilustra possíveis alcances para diferentes taxas de dados.

80211-ranges-rates.png
Taxas em função da distância do AP (exemplo, pois depende das condições do ambiente e dos equipamentos)

Esta outra figura ilustra as taxas em função da distância para um cenário sem obstáculos, e assumindo alguns parâmetros típicos de equipamentos (ver o capítulo 23 do livro "802.11 Wireless Networks The Definitive Guide").

80211-ranges.png

Assim, a cobertura de uma área envolve um planejamento que leve em conta as taxas mínimas desejáveis e as características dos equipamentos (potências de transmissão e ganhos de antenas) e do ambiente (existência de obstáculos, reflexões, e fontes de ruído). Além disso, deve-se minimizar a interferência entre BSS vizinhos, o que pode ser feito escolhendo-se canais que não se sobreponham. A figura abaixo mostra conceitualmente como se podem escolher os canais dos AP para atingir esse objetivo.

80211-freq-planning.png

Desta forma, podem-se criar BSS para cobrir uma área e aproveitar melhor a capacidade do meio de transmissão.

80211-cobertura.png

Redes sem-fio oferecem muitos atrativos, como acesso ubíquo, ausência de cabeamento e suporte a usuários móveis. Mas também se sujeitam a uso indevido, uma vez que pessoas não-autorizadas no alcance do sinal do ponto de acesso podem tentar usá-la para se comunicarem. Em geral três questões fundamentais aparecem no que diz respeito à segurança em redes sem-fio:

  1. Acesso indevido: uso indevido da infraestrutura por pessoas não-autorizadas.
  2. Monitoramento do tráfego da rede: os quadros na rede sem-fio podem ser coletados e interpretados, com possível roubo ou revelação de informação sensível.
  3. Infiltração de equipamentos na rede: um ou mais pontos de acesso podem ser infiltrados na rede sem-fio (chamados de Rogue AP), fazendo com que pessoas os utilizem para se comunicarem. Assim, o tráfego dessas pessoas pode passar por outra rede, sendo passível de monitoramento.

Adicionalmente, este site lista 10 ameaças à segurança de redes sem-fio. E este outro apresenta 10 dicas para melhorar a segurança de uma rede sem-fio (apesar de ter sido escrito em 2007, isso ainda são válidas).

23/11 - Atividade em sala do Projeto Wireles

23/11 - Atividade em sala do Projeto Wireles

Implantação de Redes Wireless - Parcial - Avaliação A3

Assista o vídeo sobre boas práticas no projeto de redes Wireless e junto com uma pesquisa adicional projete o seguinte cenário hipotético:

Considere que nossa turma é uma equipe de projetos de um provedor de internet e serviços de dados para atender clientes em torno do IFSC campus São josé que é nossa sede como PoP. Pretendemos atender os seguintes clientes:

  1. Clientes corporativos que desejam interligar suas filiais usando nosso PoP. Nesse caso temos o primeiro cliente, o supermercado atacadista FORT, que deseja interligar duas lojas às margens da BR101, Barreiros e Kobrasol. Esses clientes possuem VLANs instaladas e querem manter isso dentro da interligação de suas lojas.

Especifique o projeto da Antena (altura, posicionamento de estações base, etc), os rádios (a partir de um básico como o WOM5000 mas que possua compatibilidade com os protocolos usados nos clientes) e configurações de uso correspondentes dos mesmos dentro das condições esperadas pelo seus clientes. Para qualquer cliente, sistemas de controle de acesso a rede devem ser previstos bem como critérios de limites de taxa de transmissão estabelecidos no ato da contratação dos serviços.

A turma deverá se dividir em responsabilidades para especificar todas as partes envolvidas do projeto.

Distribuição das atividades

  • Verificar se existe visada entre o IFSC e a FORT barreiros e se necessário, levantar possíveis edifícios para instalação de estação repetidora.
  • Responsável pela configuração dos Base Stations(prints das telas).
  • Verificar se existe visada entre o IFSC e a a FORT Kobrassol, e se necessário, levantar possíveis edifícios para instalação de estação repetidora.
  • Responsável pela configuração dos CPEs(prints das telas).
27/11 - Atividade em sala do Projeto Wireles - SIMULADO DO PROVAO

27/11 - Atividade em sala do Projeto Wireles - SIMULADO DO PROVAO

Acompanhamento do Projeto wireless colocado na aula anterior;
Comece a estudar para a prova final!!! - Baixe aqui o SIMULADO DO PROVAO!!! - o gabarito vai ser liberado dia 28/11.


30/11 - Correção SIMULADO DO PROVAO - Aspectos de Segurança nas Camadas Física e Enlace em LANs

30/11 - Correção SIMULADO DO PROVAO - Aspectos de Segurança nas Camadas Física e Enlace em LANs

Correção do SIMULADO DO PROVAO!!!
Introdução a Aspectos de Segurança nas Camadas Física e Enlace em LANs


  • Tema 1 - IEEE802.1x - Paulo
  • Tema 2 - IEEE802.11i - Renan
  • Tema 3 - IEEE802.11e - Ana
  • Tema 4 - IEEE802.11ax - Theodor
  • Tema 5 - Redes Wireless de curto alcance - Tutui
07/12 - Avaliação A3 - Sem atividades em sala de aula

07/12 - Avaliação A3 - Sem atividades em sala de aula

Avaliação A3 - Resenha Crítica de artigos

Avaliação A3 - Resenha Crítica de artigos


Esta é a bibliografia comum para todos que deve ser considerada na produção das resenhas específicas para cada tema conforme abaixo:

  1. Theodor - Título da resenha: Mais um passo do padrão WiFi: 802.11ax - (não deixe de comentar e comparar com os padrões antecessores 11n, 11ac e 11ad)
  2. Tutui Tutui2 - Título da resenha: Redes Wireless de Curto Alcance - Wifi versus Bluetoth e NFC]
  3. Ana- Título da resenha: O Padrão IEEE802.1e nas Redes Wireless
  4. Renan - Título da resenha: O Padrão IEEE802.1i nas Redes Wireless
  5. Paulo - Título da resenha: O Padrão IEEE802.1x nas Redes Wireless]


ATENÇÃO
ORIENTAÇÕES PARA A RESENHA INDIVIDUAL.
  • Prazo limite: 19/12/2017;
  • Formato: em odt ou pdf com duas à quatro páginas A4 em fonte times 12, espaçamento de linha 1,5 e todas as margens de página de 2cm (incluso referências, anexos e figuras);
  • Como entregar: em arquivo odt ou pdf enviado por email (para casagrande@ifsc.edu.br)
As opiniões emitidas devem estar relacionadas OBRIGATORIAMENTE com os padrões básicos de redes sem fio brevemente abordadas na disciplina. Ou seja, a resenha deve comparar o tema do artigo indicado e de outros que o aluno possa usar para subsidiar sua discussão em relação com os primeiros padrões de wireless a partir do IEEE 802.11 (2Mbps). DEVEM estar nessas comparações, particularidades das redes sem fio como os problemas dos desvanecimentos, nós expostos e escondidos, segurança, arquitetura da rede, desempenho e estruturas de pacotes (ver slides colocados em sala).

Segundo a professora Vânia Maria do Nascimento Duarte: " uma resenha crítica nos moldes da ABNT, ao contrário de se restringir a somente ao aspectos informativos e descritivos, caracteriza-se por uma modalidade em que se torna evidente a própria postura do emissor, no sentido de deixar clara sua impressão de um dado objeto, levando em consideração suas ideias acerca do assunto em questão, procurando associá-las com as de outros autores, enfim, tornando contextualizado o texto (o objeto) em estudo. Quanto à estrutura, evidenciada logo a seguir, torna-se essencial não compreendê-la como uma espécie de “roteiro” a seguir, mesmo porque tal procedimento pode muitas vezes tolher a capacidade argumentativa, o poder de expressão. Lembre-se sempre de um fato: as ideias são ímpares; mesmo que compartilhadas com outras pessoas, elas serão sempre suas, únicas.

Assim como funciona em todo texto relativo a esta natureza (argumentativo), haverá uma introdução, um desenvolvimento e uma conclusão. Obviamente que essa tríade (introdução/desenvolvimento/conclusão) não aparecerá explicitamente demarcada, contudo a forma como se apresentam dispostas as informações torna perfeitamente possível identificar essas partes. Assim, temos:

Introdução – Nela se atesta o objeto que está sendo analisado, procurando sempre contextualizar o assunto sobre o qual se fala. Por isso, em se tratando de um livro, dados como: nome do autor, título, editora, local de publicação, número de páginas e preço de cada exemplar devem ser necessariamente ressaltados. Seguidamente a eles deve-se apontar a importância do assunto em questão, com vistas a proporcionar um norte para o leitor.

No desenvolvimento propriamente dito, observam-se as ideias do autor em questão e, como se trata de um texto crítico, o resenhista deve associá-las às suas próprias ideias. Nesse quesito devem ser levados em consideração os pontos falhos e os positivos (tendo em vista que bajulações são desnecessárias), sem deixar, portanto, de fazer comparações com as ideias de outros autores, como já dito.

Como não poderia deixar de ser, na conclusão o que se verifica é a própria opinião do resenhista acerca da obra analisada, tendo em vista alguns aspectos úteis à compreensão do leitor. Entre eles: qualidade e originalidade da leitura, benefícios proporcionados mediante a leitura, qualidade da linguagem utilizada, se acessível ou não, pontos relevantes, necessários, bem como aspectos desnecessários, irrelevantes."

11/12 - PROVÃO

23/06 - PROVÃO

GABARITO:

14/12 - Correção e revisão de conteúdos do PROVÃO

14/12 - Correção e revisão de conteúdos do PROVÃO

18/12 - Recuperação do PROVÃO

18/12 - Recuperação do PROVÃO