RED29005 2018-1

De MediaWiki do Campus São José
Ir para: navegação, pesquisa

Índice

Carga horária, Ementas, Bibliografia

Plano de Ensino

Dados Importantes

Professor: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 3as e 5as 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 REC A1 REC A2 MÉDIA NF
ALLEX 100/90/100/100/90/80/70 100/100/70/100/36 100/80/90 78 80 8
ALIX 0/0/0/0/0/0/0 0/0/0/0/0/0 0/0/0/0 0 0
AMELIZA 100/80/100/100/100/75/63 100/80/90/100/22 90/80/90 34 65 7
DANIEL 100/80/100/0/100/80/56 90/100/90/100/24 100/80/100 54 72 78 8
FRANCIN 100/70/100/100/80/60/46 80/80/60/100 80/80/90 54 64 68 7
GUILHERME 100/90/100/100/90/70/70 90/100/90/100 100/80/90 82 8
GUSTAVO 100/70/100/100/90/60/60 90/80/60/100/36 90/80/90 62 71 7
MARCONE 100/90/100/100/100/70/70 100/100/90/100/60 100/80/90 76 8
RAFAEL 100/80/80/100/100/80/50 80/0/70/100/60 90/80/90 32 67 7
RICARDO 0/0/0/0/0/0/0 0/0/0/0/0 0/0/0
THIAGO ALBERTO 100/40/100/80/80/80/56 100/100/80/100/64 100/80/9 60 80 76 8
THIAGO GRISOLFI 100/90/100/80/70/63 0/0/0/0/37 90/0/0 22 2
VINICIUS 100/100/100/100/80/75/70 100/100/90/100/90 100/80/100 74 86 86 9
YAN 100/90/100/100/100/75/56 100/100/90/100/73 100/80/10 69 84 9

LEGENDA E DETALHES - Atualização da forma de avaliação depois da conversa com a turma em 17/05

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 prova, artigo, resenha, seminário, experimento entre outros e/ou média desses;
* 30% de Avaliação Individual da avaliação n correspondente (AIn) - que é a média de notas de atividades extras e nota final atribuída pelo professor 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.
Componentes da A1
Redes de Acesso (aula 15/02)/ Questões sobre o modelo básico de comunicação serial (aula 01/03)/ Framming com aplicação do Byte Stuffing (aula 15/03)/ Cálculo CRC (12/04)/ AI1 final com outros méritos - nota do professor/ Questionário sobre a Rede Construída (aula 23/03) - 50% de peso na atividade principal de A1 /Prova escrita A1 - 50% de peso na atividade principal de A1
Componentes da A2
Princípios da LAN comutada (aula 24/04)/Simulações Packet Tracer (aula 17/05)/Questões QoS/AI1 final com outros méritos/ Avaliação Principal de A2 - Prova A2
Componentes da A3
Seminários WiFi (aula 29/05)/Projeto WiFi - Havan - 50% da Avaliação Principal A3 (aula 19/06)/ AI1 final com outros méritos/ Nota Final Artigos Journal RED18-1 - 50% da Avaliação Principal A3.
Recuperação final
Prova escrita, teórica visando recuperar A1 e A2 que tiveram não alcançaram nota maior ou igual a 60 nessas componentes; Contempla o conteúdo abordado da parte correspondente da disciplina; As notas da recuperação serão registradas em REC An = Recuperação da Avaliação An; A recuperação de A3 compõe-se da nota do professor nos artigos do Journal e dos ajustes solicitados na atividade do Projeto de WiFi;
Média = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos

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

Importante!
  • Considerando o sistema de registro de notas do SIGAA, as notas finais de cada An serão registradas com valores inteiros de 0 a 10, correspondentes ao valor de cada An/10 e o critério de arredondamento de 5 pontos;
  • O valor de NF será o valor Média das avaliações An.

Resultados do Journal RED18-1 (50% da avaliação de A3)

Matrícula Aluno Revisor1 Revisor2 Revisor3 Professor NF Artigo
ALLEX 50 50 70 60
AMELIZA 20 20 50 35
DANIEL 50 70 70 80 75
FRANCIN 20 20 60 40
GUILHERME 50 70 70 80 75
GUSTAVO 20 50 70 60
MARCONE 70 50 70 60 65
RAFAEL 20 20 50 35
THIAGO ALBERTO 20 20 50 35
VINICIUS 100 70 80 90
YAN 100 100 100 100



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 e Links úteis

Diário de aulas RED29005 - 2018-1 - Prof. Jorge H. B. Casagrande

15/02 - Redes de Acesso

15/02 - 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... ;)

FTTA - Fiber to the Antenna

Guilherme Roque - FTTA

Devido ao aumento da demanda de dados, principalmente ao crescente uso de dispositivos móveis, provedores de internet estão preparando a sua infraestrutura de rede para suportar tal demanda através da tecnologia FTTA, substituindo seus sistemas de cabo coaxial por links de fibra ótica, provendo maior capacidade de banda na transmissão para as torres celulares. Essa substituição é feita na conexão entre a estação base e a RRH(remote radio-head).

FTTA

Para acomodar maior largura de banda novos protocolos estão sendo usados, porém também são necessárias mais antenas e por tanto mais cabeamento até o topo das torres. Os cabos coaxiais são pesados podendo sobrecarregar a capacidade da torre, e atenuam altas frequências sendo necessário maior potência de transmissão.

A fibra além de não ter esses problemas possui muitas outras vantagens importantes tais como:

  • Não conduz descargas elétricas, então o efeito de raios é menor;
  • Como tem maior largura de banda é possível níveis de modulação muito maiores;
  • Não sofre de problemas como interferência ou cross-talk, assim a qualidade do sinal transmitido e recebido é muito melhor;
  • A fibra tem uma durabilidade muito maior e é mais resistente a corrosão.

Fontes: http://www.thefoa.org/tech/ref/appln/FTTA.html https://beyondtech.us/blogs/beyond-blog/what-is-fiber-to-the-antenna-ftta-and-why-does-it-matter https://under-linux.org/entry.php?b=2688


Dial-up

Thiago Grisolfi - Dial-Up

A conexão Dial-up (popularmente conhecida como "internet discada") utiliza como meio de transmissão os pares trançados do sistema tradicional de telefonia. Para se conectar, o usuário deve possuir uma linha telefônica e um fax modem; dispositivo que será  responsável pela transformação de dados digitais, oriundos do computador, para ondas analógicas, factiveis de serem transportadas pelo enlace telefônico. Utilizando um software discador, será realizada uma chamada para um provedor de acesso, um ISP (Internet Service Provider). Este por sua vez, realizará a autenticação do usuário e se permitido o acesso começará fornecer os dados solicitados para o destino utilizando da mesma faixa em que normalmente passaria apenas voz (300 a 3300hz). Por se tratar de uma banda estreita, de apenas 3khz, a velocidade fica limitada a 56kbps, e como é utilizado do mesmo canal de voz não é possível realizar ligações durante o período de conexão.
A utilização deste tipo de conexão se dá principalmente em áreas remotas ainda não cobertas por outras tecnologias; ou então onde os acessos de banda larga são expensivos financeiramente. Diferente dos planos de Internet banda larga onde a cobrança geralmente é uma mensalidade fixa; a conexão discada, por se basear em uma ligação telefonica, tem tarifação idêntica a uma ligação de voz, atualmente cobrada por minuto pelas operadoras.


XDSL – Digital Subscriber Line


Vinícius Souza - ADSL

O ADSL (Assymmetric Digital Subscriber Line ou Linha Digital Assimétrica para Assinante) surgiu com o aumento da procura por acesso a rede mundial de computadores, a Internet. De acordo com o aumento na necessidade de acesso a Internet, os provedores de telefonia fixa criaram grande expectativa no ADSL, já que este protocolo permitia o tráfego de dados e voz na infraestrutura já existente na telefonia fixa, sendo ele capaz de dividir o canal composto pelos pares de fios telefônicos em três canais distintos para transmissão de dados e voz de forma simultânea. Mas por que três canais? Uma das premissas do ADSL foi a de que, num acesso a rede de internet, o usuário gera muito mais tráfego de download do que upload. Por conta disso, a divisão dos canais disponíveis para tráfego de dados e voz foi feita da seguinte maneira: 2 canais (fios) para o tráfego downstream, 1 canal (fio) para o tráfego upstream e 1 canal (fio) para o tráfego de voz. A figura a seguir mostra como é feita a divisão dos canais na porta nomeada ‘POTS’ no modem ADSL.


Modem ADSL


Ao chegarem no provedor (ISP - Internet Service Provider), os fios vindos dos assinantes são separados. O fio reservado para o tráfego de voz é destinado a PSTN (Public Switched Telephone Network), que irá fazer o encaminhamento da chamada telefônica, caso ela ocorra. Os outros três fios, responsáveis pelo tráfego de dados (downstream e upstream) são direcionados ao DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), que é um equipamento responsável por unir várias linhas de dados do ADSL em uma única linha ATM (Asynchronous Transfer Mode), que fará a ligação com a rede de Internet.


Central ADSL


A primeira versão do protocolo ADSL permitiu até 9 Mbps para tráfego downstream e 1 Mbps para tráfego upstream. As faixas de frequência utilizadas na primeira versão foram: 0 a 4 Khz para voz; 26 a 138 Khz para tráfego upstream; e 138 a 1100 Khz para tráfego downstream.

O protocolo ADSL utiliza FDM (Multiplexação por Divisão de Frequência) e Cancelamento de Eco para multiplexação dos canais. A complexidade de implementação da rede ADSL foi bastante baixa, visto que o meio utilizado por ela, já era utilizado pelos provedores de telefonia. Portanto, bastou a instalação de equipamentos compatíveis com a tecnologia para que a rede passasse a estar funcional.

Fatores como o comprimento da linha de cobre, diâmetro, derivações e interferência de outros pares, afetam diretamente a taxa de transmissão do ADSL. A tabela a seguir exibe uma estimativa do desempenho do ADSL considerando apenas o diâmetro do fio de cobre em determinadas distâncias.


Distância X Taxa de Transmissão ADSL


Em 2002, por meio das recomendações G.992.3 e G.992.4, o ITU (International Telecommunication Union) publicou o que foi chamado de ADSL2 e, em 2005, através da recomendação G.992.5, o ADSL2+. A partir destas novas recomendações, o ADSL conseguiu atingir taxas de transmissão mais altas (somente no sentido downstream, já que não foi identificada necessidade de aumento de velocidade no sentido upstream), além de aumentar o alcance da rede.


Um fator importante que diferencia o ADSL2 para o ADSL2+ é que, no segundo, a faixa de frequência downstream passou a ser de 0.14 MHz até 2.2 MHz, ou seja 1,1 MHz a mais que a versão ADSL2. Isto permitiu aumentar ainda mais, a taxa de transmissão no ADSL2+.


A diferença na relação velocidade/distância entre as duas versões pode ser vista no gráfico a seguir.

ADSL2 X ADSL2+

Além de disponibilizar os serviços de dados e voz para o cliente, as novas versões do ADSL trouxeram também outras funcionalidades como: controle de potência e canalização, além de apresentar vantagens como detecção de falhas e medição de desempenho da conexão.

Portal Teleco - ADSL e ADSL2: As Tecnologias da Internet na Telefonia Fixa

Rafael Teles - VDSL

A tecnologia VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line) usa modems especiais para aumentar a capacidade digital das linhas de telefones comuns em casa ou no escritório. A velocidade e a qualidade da transferência de dados dependem em grande parte da condição das linhas telefônicas e da distância entre o usuário final e a central telefônica. VDSL é também tecnologia assimétrica, ou seja, permite taxas de transmissão diferentes para upstream e downstream, assim como ADSL (BERNAL; SERGIO; FALBRIARD, 2002).

Isso permite acessar a Internet com taxas mais rápidas para downstream e taxas menores para upstream. Atualmente, a tecnologia VDSL pode fornecer uma taxa de transmissão de até 50 a 55 Mbit/s para downstream e 1,5 a 2, 5 Mbit/s (ou mais) para upstream. Isso significa que o usuário final tem taxa de transmissão elevada disponível para todas as mídias digitais, incluindo vídeo de alta qualidade, constituindo-se num cenário residencial altamente sofisticado. É uma alternativa bastante similar a ADSL, entretanto, admite cabo coaxial, fibra óptica ou par trançado com meios de transmissão para comunicação a curtas distancias 300 a 1800m (BERNAL; SERGIO; FALBRIARD, 2002).


HFC – Hybrid Fiber Coax

Daniel Marques - HFC

HFC - Hybrid Fiber Coax (Fibra Híbrida Coaxial) sua arquitetura é caracterizada pela combinação de fibra óptica com cabo coaxial, como seu próprio nome já sugere. É formada por uma rede de telecomunicações em meio confinado dando suporte a transmissão de sinais.


Arquitetura Rede HFC

HFC.jpg

Partes da Rede HFC

A rede HFC se compõe basicamente de quatro partes claramente diferenciadas: a cabeceira(ou headend), a rede tronco, a rede de distribuição e a rede de usuários.

Headend

O headend é o centro de onde se governa todo o sistema.

A Rede tronco

A rede tronco é formada por redes em forma de anéis redundantes de fibra óptica primária conectada a uma secundária no qual o sinais ópticos são convertidos em sinais elétricos e são distribuídos para os assinantes por meio de cabo coaxiais.

Arquitetura genérica de uma Rede HFC

HFC2.png

Características

  • Transmissão Bidirecional
  • Distância máxima de 160km entre o CMTS (Cable Modem Termination System, Head end) e o Cable modem mais distante (distância padrão 16 a 20km)
  • Cada nó de fibra (célula) pode servir entre 500 a 2000 utilizadores, dependendo da largura de banda disponibilizada a cada um.

Serviços ao Cliente final

  • Usada tanto para TV analógica, TV digital de alta definição como para acessar a internet em alta velocidade.
  • É uma rede com taxa de transmissão compartilhada e não dedicada como no caso da ADSL.
  • Possui taxa de transmissão de até 38Mbps por canal utilizado. Utilizando DOCSIS 3.0 vários canais podem ser utilizados em conjunto atingindo taxas de transmissão elevadas como 1Gbps

[1]


FTTH – Fiber-To-The -Home

Ameliza - FTTH

Ameliza - FTTH


MAN (Metropolitan Area Network)

Marcone - MAN

Marcone - Redes Mesh


Wireless – Wireless Network

Yan Lucas Martins - Redes Mesh

[| Yan Lucas Martins - Redes Mesh]


PLC - Power Line Comunication

Allex Magno - PLC

Power Line Communication (PLC) é o meio de transmissão de dados através da rede elétrica. Ela foi desenvolvida pelas empresas Norweb e Nortel que buscavam formas de transmissão de dados através de um estrutura já implementada.
A ideia é que, enquanto a transmissão de energia é feita de 50Hz a 60Hz, a transmissão de dados seja numa frequência de 1,7MHz a 30Mhz, assim não haveria interferência da rede elétrica nos dados transmitidos.

Rede PLC


Tudo que é necessário para se conectar a rede é apenas conectar o modem à tomada que este fará a decodificação dos dados e os levará para o computador. Para que isto seja possível o concentrador mestre (PNU) controla o sistema Outdoor e liga uma Célula de Energia (Power Cell) à rede do backbone. Geralmente está localizada no transformador. Deste ponto em diante a comunicação pode ser feita pela operadora de telecomunicações. Há ainda o Demodulador (PNR) repetidor para sistemas indoor.

PNU

Vantagens de utilizar o PLC: Por utilizar a rede elétrica, qualquer ponto de energia é um potencial ponto de rede;

  • Acesso a lugares remotos;
  • Boa taxa de transmissão podendo chegar até 1GBps(fonte);

Desvantagens:

  • Alta vulnerabilidade a ruídos;
  • A conexão é divida por todos que estão numa mesma planta de rede elétrica;

No Brasil, o PLC foi regulado em 2009 pela ANATEL, porém pouco utilizada pelas operadoras. A mais mais conhecida foi a Inteling que fez alguns testes disponibilizando conexão pela rede elétrica em alguns bairros de São Paulo.
Atualmente, a comunicação de dados em alta velocidade através da rede elétrica vem, a cada dia, ganhando mais atenção, apesar de estarmos vivenciando o ápice do desenvolvimento das comunicações digitais via fibra ótica. A grande abrangência e capilaridade da estrutura já existente da rede elétrica, o alto custo de acesso a serviços agregados de telecomunicações (internet de banda larga, vídeo conferência, etc.) e a automação industrial são alguns dos fatores que impulsionam o desenvolvimento de aplicações para a tecnologia PLC de banda larga.

Portal Teleco


FTTB – Fiber-To-The-Building

Francin Barcelos - FTTB

Francin Barcelos - FTTB

Metro Ethernet

Thiago Alberto - Metro Ethernet

Uma Rede Metro-Ethernet é uma rede de abrangência Metropolitana (MAN – Metropolitan Area Network) baseada no padrão de rede ethernet (tecnologia mais implementada e difundida para o transporte de dados no mundo) que permite o fornecimento de serviços de conectividade LAN-TO-LAN: ponto-a-ponto, ponto-multiponto e multiponto-multiponto em alta velocidade (10Mbps, 100Mbps ,1Gbps, 40Gbps, 100Gbps).

Como uma rede Metro-Ethernet pode utilizar infraestrutura de par trançado, fibra óptica, tecnologias xDSL a velocidade do link ira variar de acordo com o contrato com a operadora. Tendo que previamente verificar a infraestrutura atual para avaliar a disponibilidade do link.

Redes Metro-Ethernet tem como premissa interligar duas LANs, esses serviço consegue ser realizado utilizando recursos como E-LAN (VPLS) sendo esta a mais comum pois consegue usar a infraestrutura atual de Ethernet do provedor, criando links virtuais simulando um caminho dedicado. Pois já que no E-LINE é necessário literalmente construir um caminho privativo para comunicação.


WIMAX

Gustavo Prim - WIMAX

O WiMAX funciona de forma independente de uma rede de telefonia celular e promete velocidade de 1Gb em distâncias superiores a 10 quilômetros. O WiMAX tem com sua característica se comunicar com distâncias mais longas e entregar dados a um grande número de usuários (Padrão IEEE 802.16). As aplicações desta função podem ser tanto residenciais como empresariais. Essa tecnologia pode transmitir dados, vídeos e VOIP por exemplo.

O WiMAx trabalha em uma certa faixa de frequência, as disponíveis no brasil são:

A faixa 2,6 é compartilhada com o MMDS. A faixa de 3,5 Ghz está em licitação. A faixa de 5 Ghz não precisa de licença para atuar

As principais aplicações do WIMAX é a oferta de acessos banda larga a Internet, como alternativa ao ADSL. Possui dois tipos de desenvolvimentos dessa tecnologia:

Wimax Fixo: As estações terminais podem ser nômades (mobilidade restrita). O local onde está colocada a estação terminal pode variar dentro da célula, mas ela está parada quando em operação. A outra é a Wimax Móvel: A rede WiMAX é formada por um conjunto de células e os terminais são portáteis e móveis como no celular. É possível trocar de célula durante a comunicação.

Segundo o relatório do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações, do ano de 2006, sobre o Sistema Brasileiro de Televisão Digital Terrestre, um dos requisitos para a implantação do SBTVD é a criação de um sistema WiMAX para todo o território brasileiro. Segundo os dados desse relatório, para se estabelecer uma cobertura nacional (rural e urbana), são necessárias 2.511 estações WiMAX (compostas de equipamentos de rádio, torres e antenas), com um investimento total de apenas 350 milhões de reais.

Referencia: http://www.teleco.com.br/wimax.asp


20/02 - Das redes de Acesso as Redes de Transporte

20/02 - O modelo básico de Comunicação de Dados

  • Discussão sobre a aula anterior;
  • A last mile e a relação com o perfil de serviços de telecom: Players, espelhos, ISPs
  • As redes de acesso versus redes de transporte;


22/02 - Os Meios Metálicos e suas limitações

22/02 - Os Meios Metálicos e suas limitações

  • As redes LAN versus redes WAN e MAN.
  • A banda passante e os meios metálicos de transmissão;
26/02 - O modelo básico de Comunicação de Dados

==26/02 - O modelo básico de Comunicação de Dados

O modelo básico de comunicação de dados.

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;


01/03 - Interfaces Digitais

01/03 - Interfaces Digitais

Exemplo de circuito de Interface Digital (ID) duplex usando comunicação com Interface Digital RS232C.
  • Experimento: Comunicação entre Computadores via porta serial;
  • 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



TAREFA PARA A PRÓXIMA AULA - 06/03/18 Cada aluno deve responder as questões abaixo ENTREGANDO POR ESCRITO (MANUSCRITO!!!) até 06/03 às 07:30h.
Questões sobre o modelo básico de comunicação serial.
  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. Pesquise e ilustre um circuito eletrônico 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, especialmente se a taxa em bps de um PC estiver divergente do outro. Por outro lado, usando paridades diferentes, não ocorrem erros pois a conferência dela seria útil somente para as camadas superiores como a de enlace, a qual não envolvida neste experimento. Em função dessas observações e de como é organizada a estrutura de uma comunicação assíncrona, responda porque não se observam 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 à sua escolha (como por exemplo: 8E1, 7O2, 8N2, 7E1, 7N1, etc...)
  4. Pesquise e analise os detalhes de algumas situações de aplicações e equipamentos DTE e DCE que utilizam a Interface Serial RS232 síncrona e/ou assíncrona, principalmente aquelas que envolvem o uso de sinais de controle e sincronismo. Encontre circuitos integrados comerciais que são popularmente usados como drivers dedicados para implementar esse tipo de interface digital. (Além da googlelandia, esta referência já ajuda bastante!!!)


06/03 - Interfaces Digitais e Modens Analógicos

06/03 - Interfaces Digitais e Modens Analógicos

  • Circuitos diferenciais e não diferenciais;
  • 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.


08/03 - Modens Analógicos

08/03 - 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

13/03 - Modens Banda Base (Digitais) e Práticas com modens - Enlaces de Teste

13/03 - 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

15/03 - Protocolos Ponto à Ponto e Enquadramento (Framing)

15/03 - 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.

Leia a bibliografia de referência da aula de hoje e realize a seguinte tarefa: Delimite e construa a estrutura de um frame (Framming) PPP que contenha como payload o seu primeiro nome seguido dos caracteres conforme a tabela abaixo (tudo em hexadecimal de uma tabela ASCII). Considere as regras da RFC 1662 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. Considere que os campos de endereço, controle e protocolo da estrutura do protocolo PPP, possuem o conteúdo padrão de FF 03 AA 20. Na Tabela já há um exemplo realizado... preencha o seu!

Aluno Payload Tipo de FCS Framming com aplicação do Byte Stuffing
Ana23 41 6A 61 32 33 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 41 6A 61 32 33 81 3E 7E
Allex@:( 41 6C 6C 65 78 40 3A 28 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 41 6C 6C 65 78 40 3A 28 E0 55 7E
Ameliza81 41 6D 65 6C 69 7A 61 38 31 Paridade Combinada Par 7E 7D DF 7D 23 AA 20 41 6D 65 6C 69 7A 61 38 31 48 60 7E
Daniel3# 44 61 E3 69 65 6C 33 23 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 44 61 E3 69 65 6C 33 23 7E
Francin10 46 72 61 6E 63 69 6E 31 30 Paridade Combinada Ímpar 7E 7D DF 7D 23 AA 20 46 72 61 6E 63 69 6E 31 30 B0 98 7E
Guilherme[] 47 75 69 6C 68 65 72 6D 65 5B 5D Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 47 75 69 6C 68 65 72 6D 65 5B 5D D3 B9 7E
Gustavo5% 47 75 73 74 61 76 6F 35 25 Paridade Combinada Ímpar 7E 7D DF 7D 23 AA 47 75 73 74 61 76 6F 35 25 B5 9E 7E
Marcone9) 4D 61 72 63 6F 6E 65 39 29 Paridade Combinada par 7E 7D DF 7D 23 AA 20 4D 61 72 63 6F 6E 65 39 29 48 77 7E
Rafael&2 52 61 66 61 65 6L 26 32 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 52 61 66 61 65 6L 26 32 XX XX 7E
Ricardo=? Paridade Combinada Ímpar
ThiagoA 32 54 68 69 61 67 6f 41 20 33 32 Paridade Combinada par 7E 7D DF 7D 23 AA 20 54 68 69 61 67 6f 41 20 33 32 B2 DC 7E
ThiagoG +! 54 68 69 61 67 6F 71 20 2B 21 Checksum 7E 7D DF 7D 23 AA 20 54 68 69 61 67 6F 71 20 2B 21 3E 85 7E
Vinicius:) 56 69 6E 69 63 69 75 73 3A 29 Paridade Combinada Ímpar 7E 7D DF 7D 23 AA 20 56 69 6E 69 63 69 75 73 3A 29 B8 EF 7E
Yan 18$0 59 61 6E 20 31 38 24 30 Paridade Combinada par 7E 7D DF 7D 23 AA 20 59 61 6E 20 31 38 24 30 77 6A 7E
Alix \o/ Checksum


20/03 - Práticas com o modelo básico de Comunicação de Dados

20/03 - Práticas com o modelo básico de Comunicação de Dados

  • Identificação e conexão de pares de fios na Interface Analógica de gabinete padrão de modens;
  • Uso de modens Digitais: Configuração de pares de modens DT20148SHDSL, UP64 e UP64-2F em Interface Digital V.35 e velocidade máxima de operação;
  • Identificação e conexão de cabos e adaptadores da Interface Digital à routers da DIGITEL NR2G em uma das pontas;
  • Questões relacionadas com DTEs e padrões elétricos compatíveis com os modens;
22/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 1

22/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 1

  • Instalação de duas LANs independentes através do cabeamento estruturado dos racks de apoio;
  • Ampliando a LAN através do cascateamento de portas de switch;
  • Criação de LANs independentes no mesmo Switch via racks de apoio

Instalação de duas LANs independentes através do cabeamento estruturado dos racks de apoio

Instale de dois a quatro PCs em cada switch nos racks de apoio (A e B) conforme o esquema mostrado na orientação do professor. Ela deve ser configurada de forma que um computador possa se comunicar com qualquer outro da mesma rede. Ao manobrar o cabeamento seguindo as orientações, somente os PCs conectados ao swicth devem trocar pacotes em uma LAN que fica isolada da rede do IFSC e portanto sem acesso à internet também. Use o comando ping para testar e se certificar.

Ampliando a LAN através do cascateamento de portas de switch

Interligue com um cabo de rede qualquer porta de cada switch da duas LANs criadas anteriormente. Observe que todos os PCs estão em uma mesma LAN agora. Todos se comunicacam.

Criação de LANs independentes no mesmo Switch via racks de apoio

Para isso, use os comandos nos PCs como abaixo com o seguinte endereçamento de rede: Para quem estiver no switch do rack de apoio A use o IP 192.168.10.x para dois PCs e 192.168.20.x para outros dois PCs, onde x tem que ser valores de 2 à 254. Para quem estiver no switch do rack de apoio B use o IP 192.168.30.x para dois PCs e 192.168.40.x para outros dois PCs, onde x tem que ser valores de 2 à 254. Para os PCs, aplique os seguintes comandos:

    • 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 (use o último endereço válido para host da classe da rede - 254)
    • route -n - para ver a tabela atual de roteamento.

Após este procedimento somente os PCs de mesma rede devem estar trocando pacotes. Use o comando ping para testar.


27/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 2

27/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 2

  • Instalação de circuitos ponto à ponto de última milha usando routers;
  • Instalação dos ativos de link e routers nos racks.


29/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 3

29/03 - Práticas com Enlaces de Teste em Modelo Básico de Comunicação de Dados e instalação de Circuitos Ponto à Ponto HDLC - parte 3 Questionário

  • Finalização dos links ponto à ponto e comissionamento com TestSet;
  • Configuração dos modens e routers;
  • Uso de TEST-SET e enlaces LDL, LAL e LDR;

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

  • Construção da rede no laboratório.

Usando as LANs já criadas anteriormente, implemente uma rede rede física composta por três roteadores da Digitel NR2G, que devem ser interconectados como mostrado abaixo:

Rede-modems.png

A rede contém dois enlaces dedicados ponto-à-ponto (simulando duas SLDDs - Serviço Local de Linha Digital - formadas por LPCDs - Linha Privativa de Comunicação de Dados - à 2 fios) com modems digitais operando a 2048Kbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL devem ser configurados da seguinte forma: (chaves em ON)

  • Modens do RACK PRINCIPAL (placas instaladas nos slots do Sub-bastidor): DIP1: todas em OFF; DIP2: 3 à 8; DIP3: todas em ON; DIP4: todas em ON; DIP 5-: todas em OFF - Modo LTU (Modem como Unidade de Terminação de Linha), relógio interno, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;
  • Modens dos RACKs de apoio A e B: DIP1: todas em OFF; DIP2: 1,4 à 8; DIP3: todas em ON; DIP4: todas em ON; DIP 5-: todas em OFF - Modo NTU (Modem como Unidade de Terminação de Rede), relógio regenerado, 2048Kbps, e interface V.35 padrão ISO2110;

Todos os roteadores devem ser 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 dos Switches dos Racks A e B.

Configurando a Rede
  1. Acesse a interface de gerência (console) do roteador R1 ou R2. O roteador R1 está no rack de apoio A, o roteador R3 está no rack Principal, e R2 está no rack B. 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 e switches estão distantes das bancadas, será necessário usar as tomadas exclusivas que conectam as bancadas aos racks. Se tiver dúvidas, consulte o professor para entender a disposição do cabeamento estruturado;
    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 HDLC. Esta configuração já permite que a rede se conecte a internet através da porta LAN0 do router PRINCIPAL, desde que as configurações de rotas nos PCs de cada subrede e do professor sejam aplicadas conforme na sequência.


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:
      A>                                                        
      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:
      B>          
      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:
      PRINCIPAL>                                                              
      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 caso necessite reconfigurar novamente:
    $ 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.


_________________________________


Questionário sobre a Rede Construída - Entrega em dupla ou individual, MANUSCRITO até dia 03/04/2018 às 7:30h.

A esta altura vc deve ter muitas noções de que mesmo em um circuito ponto à ponto, uma simples ligação entre dois nós de rede, muitos componentes e variáveis estão envolvidos, principalmente no que se refere a camada física. Voce percebeu que na prática, os links ponto à ponto para serem estabelecidos de fato exigem do aluno um prévio conhecimento de todos os ativos e passivos que precisam ser selecionados e dimensionados de acordo com a especificação de cada link. Na vida real, essa especificação nasce da necessidade que o usuário (cliente) contrata com a operadora. São cabos lógicos, adaptadores, modens, interfaces, passivos de cabeamentos estruturado, configurações de modens, routers e PCs, ferramentas, softwares, protocolos, enfim, tudo muito bem alinhado para que se consiga sucesso na troca perfeita de dados na velocidade requerida pelo usuário, quem contrata uma operadora de telecomunicações para prestar esse serviço.

Embora não muito popular atualmente, a rede que estudamos e implementamos no laboratório é um típico exemplo de uma Rede Privada usando links privativos (ou LPCD - Linha Privativa de comunicação de Dados ou Leased Line). Limitados as dimensões do laboratório, uma LPCD poderia ser efetivada entre quaisquer pontos do planeta. Quem permite ou decide qual infraestrutura usar é a operadora e não é incomum encontrar na última milha dentre as diversas soluções, o uso do par trançado que está sendo o meio de transmissão foco desta parte da disciplina. O par trançado tanto está presente nos cabos lógicos que interligam interfaces digitais dos ativos de rede, quanto no cabeamento estruturado de uma LAN ou como opção de meio de transmissão da última milha de uma WAN.

Na implementação desta rede foi possível entender como duas LANs que podem se situar em localidades distantes e com endereçamentos distintos, podem se comunicar livremente através de links de uma rede WAN. Vislumbrando esse cenário que simulamos no laboratório, visando consolidar a teoria discutida até aqui, responda objetivamente as seguintes questões:

  1. Mesmo usando os cabos lógicos WAN proprietários dos routers Digitel NR2G outros componentes precisaram ser envolvidos para efetivar as conexões entre as interfaces digitais (IDs) dos modens com os routers. Que componestes foram esses e porque foram ou não obrigatórios estarem presentes nas conexões WAN.
  2. a) Que tipo padrão elétrico de interface digital foi adotado nas conexões das WANs dos Routers? b) e nas suas interfaces de console de configuração? c) poderíamos ter escolhido outros tipo de IDs nessas conexões? porque? (talvez seja interessante você consultar o link do manual do equipamento em nosso material de apoio para concluir sobre sua resposta...)
  3. As conexões entre os PCs das LANs se estabeleceram em 1Gbps graças aos Switches Gigabit adotados. Uma vez estabelecido a conexão entre LANs via a rede WAN implementada, qual a velocidade máxima da transferência de dados entre os PCs de LANs de diferentes localidades (em diferentes racks de apoio)? Justifique sua reposta.
  4. O protocolo HDLC foi adotado para estabelecer os links. Qual a necessidade e objetivo deste protocolo em relação a camada física e enlace? poderia ser adotado outro tipo em outro ou nos dois links? Justifique!
  5. Consulte os manuais dos modens e routers em nosso material de apoio e responda: a) Poderíamos usar velocidades maiores nos links? justifique! b)Poderíamos usar interfaces digitais diferentes nos links das WANs? b) Cite algumas vantagens do uso do modem SHDSL adotado nos links implementados.
  6. Nós utilizamos um equipamento de teste chamado TEST SET para constatar a efetividade e qualidade dos links implementados. Esse equipamento simula a presença de um equipamento terminal de dados (DTE) como o router NR2G na rede implementada. O uso de um conector de loop aplicado na ID do modem remoto proporcionou verificar através da conexão e execução de teste do TEST SET no modem local, de que os links estavam perfeitos. Esses testes fazem parte do que algumas operadoras chamam de comissionamento do circuito. No entanto nesta parte do comissionamento é possível que o link esteja com taxas de erros na transmissão ou mesmo não se efetive. Nessas situações é necessário identificar qual ou quais componentes do link estão com problemas para que possam ser substituídos até que o link Reveja os slides sobre modens em nosso material de apoio, especialmente na parte que aborda os Enlaces de Teste e responda: Suponha que o modem remoto (aquele que está no lado oposto do link onde você está executando os testes) está com um problema em seu circuito modulador de modo que erros de bit são enviados ao circuito. Ao conectar um TEST SET no modem local e o conector de loop no modem remoto vc observa tais erros indicados no instrumento. No entanto você desconhece em que ponto do link esses erros estão sendo gerados para providenciar o reparo. Com as teclas de apoio de enlaces de teste LDL, LAL e LDR disponíveis nos modens das duas pontas do link, relate um procedimento que você realizaria para concluir que o modem remoto é a raiz do problema e que precisa ser substituído. Considere que vc só possui um TEST SET junto com vc na ponta do modem local e eventualmente voce poderia contar com alguém na ponta remota sendo orientada por telefone ou aplicativo de mensagens para te auxiliar nos testes.


03/04 - Redes Privativas

03/04 - Redes Privativas

  • Discussão e questões sobre a rede implementada;
  • Das redes locais baseadas em hosts às redes privadas de longa distância;
  • Multiplexação TDM e STDM.


05/04 - Redes Privativas - Redes Frame Relay

05/04 - Redes Privativas - Redes Frame Relay

  • Redes Frame-Relay.


10/04 - Redes Privativas - Redes MPLS - Exercícios

10/04 - Redes Privativas - Redes Virtuais MPLS - Exercícios

  • Uma revisão sobre o protocolo PPP;
  • O Cálculo do CRC;
  • Redesvirtuais MPLS.
  • Exercícios.

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 u* 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.ma 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

Exercícios

1) Não são exemplos de ``last mile:

a) Uma linha Privativa de Comunicação e dados (LPCD) com modens VDSL em cada ponta da linha;
b) Uma LPCD urbana formada exclusivamente por dois pares de fios;
c) Um enlace wireless interurbano entre dois pontos de presença (PoP) de um ISP (Internet Service Provider);
d) Um SLDD (Serviço de Linha Dedicada Digital) urbano; 
e) todas alternativas.

2)Um determinado trecho de uma sequencia de bits identificado pela camada física é mostra abaixo. Considerando a sequencia possui delimitação de frames e os bit-stuffing, a sequencia identificada pela cada de enlace será:

11101111110001010100001111101111101111101101111101010101101111110001010101110

 a) 1110111111000101010000111111111111111110111111010101101111110001010101110; 
 b) 0111110001010100001111101111101111101101111101010101101111110; 
 c) 0010101000011111011111011111011011111010101011;
 d) 001010100001111111111111111101111110101011; 
 e) nenhuma das alternativas.

3) Considerando a estrutura de um protocolo PPP, os bytes referentes ao check de frame (CRC) que serão identificados pela camada de rede a partir do conjunto de bytes recebidos pela camada física mostrado na sequência abaixo, será:

...FF FF FF 7E FF 03 80 21 7D 5D 7D 5E 5D 20 4E AA 2B 5C 22 55 48 7D 5E 25 7E FF...

 a) 5E 25;
 b) 48 7D 5E 25;
 c) 55 48 7E 25;
 d) 7E 25;
 e) nenhuma das anteriores.
 

4) O protocolo HDLC:

a) não usa a técnica de reconhecimento por carona como faz o protocolo PPP;
b) Usa sempre o protocolo LCP para guiar os processos de conexão e desconexão;
c) é o tipo ideal para enlaces ruidosos;
d) não realiza controle de fluxo;
e) nenhuma das anteriores.

5) Sobre as redes de transporte ou redes de telecomunicações:

a) Redes Frame Relay ou redes ATM criam redes privadas virtuais;
b) Os mecanismos de controle de congestionamento estão presentes nas Redes Frame Relay;
c) A rede MPLS também pode tratar pacotes com QoS baseado em três bits do seu cabeçalho;
d) Redes MPLS não tratam pacotes com erros;
e) todas as alternativas estão corretas.

6) Sobre as redes WAN:

 a) O tipo de multiplexação usado entre nós de uma rede Frame-Relay ou de redes ATM é do tipo estatística;
 b) O tipo de multiplexação equivalente usado entre nós de uma rede MPLS é do tipo estatística;
 c) O tipo de multiplexação equivalente usado entre nós de uma rede SDH ou PDH é do tipo determinística;
 d) Redes MPLS e redes Frame-Relay criam circuitos virtuais;
 e) todas as alternativas estão corretas;

7) O CRC (Ciclical Redundance Check) de uma sequência de dados 110001 gerada com polinômio gerador $x^{3}+x+1$:

a) terá 4 bits;
b) será a sequencia 111;
c) não é possível calcular o CRC com uma quantidade tão pequena de bits;
d) será a sequencia 0011;
e) nenhuma das anteriores está correta.

8) Uma transmissão de dados de 4800 bps necessita ser transmitido através de um modem. Decidiu-se utilizar um modem com modulação por chaveamento de amplitude e fase com uma constelação de 32 símbolos de modulação para executar essa tarefa. Calcule a taxa em bauds no sinal de saída do modem, sendo que a frequência da portadora é 1920 Hz. Considere um canal sem ruído.

a) 4800 bauds;
b) 2400 bauds;
c) 1200 bauds;
d) Impossível determinar com essa frequência de portadora;
e) nenhuma das anteriores está correta.

9) O fall-back e fall-forward utilizado em modens analógicos dentro das várias versões normatizadas pelo ITU-T:

a) é uma tarefa fundamental entre esses modens banda base;
b) funciona da mesma forma para os modens digitais;
c) exige o controle de fluxo via hardware ou software entre DTE e DCE;
d) são técnicas aplicadas somente em linha privativa;
e) todas as alternativas anteriores estão corretas.

10) É exemplo de DCE:

a) um modem com tecnologia VDSL;
b) um conversor de mídia (ou transceiver);
c) um modem analógico;
d) a parte de interface com o cabeamento de uma placa de rede de uma LAN;
e) todas as alternativas anteriores estão corretas.

11) Uma implementação de um circuito básico de comunicação de dados que exige uma Interface Digital(ID) com todos os sinais de controle e sincronismo:

a) a ID tipo V.36 não atende essa implementação;
b) a ID tipo G703/G704 atente essa implementação;
c) se ela prevê o uso de uma ID com V.35 será necessário um cabo lógico entre DTE e DCE pino à pino com pelo menos 13 fios: 2 para os dados, 5 para os de controle e 6 para o sincronismo;
d) se ela prevê o uso de uma ID com RS232 será necessário um cabo lógico entre DTE e DCE com pelo menos 11 fios: 1 para referência (GND); 2 para os dados, 5 para os de controle e 3 para o sincronismo;
e) todas as alternativas anteriores estão incorretas.

12) O meio de transmissão com pares metálicos transportando sinais modulados ou codificados:

a) possui um SNR maior quanto maior seu comprimento;
b) não seguem a regra da capacidade de Shannon;
c) provoca perdas de sinal principalmente pelo seu valor de capacitância por quilômetro;
d) não é determinante para os limites de banda passante;
e) nenhuma das alternativas está correta.

13) Um enlace digital local (LDL) aplicado em um modem local:

a) precisa de um conector de loop conectado na interface digital do modem remoto para se obter diagnóstico sobre o modem remoto;
b) não consegue oferecer diagnóstico sobre o estado da interface digital do modem remoto;
c) testa completamente os moduladores de demoduladores dos modens local e remoto de um modem digital;
d) oferece diagnóstico sobre a interface analógica local desde que seja um modem digital (ou modem banda base);
e) nenhuma das alternativas está correta.

14)item Um nível DC ainda é encontrado em codificações do tipo:

a) NRZ-L;
b) bifásico Manchester;
c) AMI;
d) HDB3;
e) nenhuma das alternativas está correta.

15) Avalie cada afirmação abaixo e conclua colocando um número de 1 à 3 no espaço indicado, se ela refere-se a uma característica ou atributo genérico de um modem (1) analógico, (2) digital ou (3) tanto analógico quanto digital.

a.(  ) uso com linha discada;
b.(  ) uso em LPCD;
c.(  ) mesmo que modem banda base;
d.(  ) possui a característica de Fall-back e Fall-Forward;
e.(  ) realiza controle de fluxo via hardware ou software;
f.(  ) possui um espectro de frequências maior do que a banda de telefonia;
g.(  ) pode operar com uma taxa de 256Kbps na interface analógica;
h.(  ) opera com velocidades da interface digital maiores ou iguais a interface analógica; 
i.(  ) podem operar na última milha em linha de assinante; 
j.(  ) dependendo do tipo de tecnologia ou versão, usa técnicas de modulação como QAM;
k.(  ) podem ser equipados com a facilidade de enlaces de teste;
l.(  ) usam codificações como as do tipo bipolares na interface analógica;
m.(  ) podem operar em aplicações síncronas ou assíncronas;
n.(  ) podem operar com fonte de sincronismo própria (relógio interno);
o.(  ) operações full-duplex.
GABARITO
C D D C E E E E C E D C E A (1 3 2 1 1 2 2 1 3 3 3 2 1 3 3)
12/04 - Simulações com Redes MPLS - Exercícios

12/04 - Simulações com Redes MPLS - Exercícios

  • Aula dedicada aos exercícios da primeira parte da disciplina;
  • Exemplo de cálculo do CRC.

Atividade com MPLS no Netkit

OBS.
Não foi possível realizar pois alguns dos comandos requeridos nesses experimentos só rodam na versão antiga do Netkit co Ubuntu 12.4

O exercício proposto em aula - fazer o LSP entre A2 e A1 passar por E5 ao invés de E3 - implica modificar a configuração dos roteadores E2, E3, E4 e E5:

Exercicio-mpls-1.png

  • E4: mudar a NHLFE para que o LSP A2->A1 vá para E5.
  • E5: fazer a comutação A2->A1 que antes ficava em E3.
  • E2: modificar o labelspace 0 para que contenha a interface eth3.
  • E3: removida a configuração da comutação A2->A1


Solução (está comentada...):

e2[type]=mpls e3[type]=mpls e4[type]=mpls e5[type]=mpls a1[type]=generic a2[type]=generic

  1. FEC: mapeia subrede destino para nhlfe

e2[fec]=172.16.20.0/24:nhlfe=1 e4[fec]=172.16.10.0/24:nhlfe=1

  1. NHLFE: como encaminhar PDUs MPLS

e2[nhlfe]=1:interface=eth0:label=1000:ip=10.0.2.3 e3[nhlfe]=1:interface=eth1:label=1001:ip=10.0.6.4 e4[nhlfe]=1:interface=eth0:label=2000:ip=10.0.4.5 e5[nhlfe]=1:interface=eth1:label=2001:ip=10.0.1.2

  1. ILM: como identificar PDUs MPLS recebidas

e2[ilm]=2001:labelspace=0 e3[ilm]=1000:labelspace=0:nhlfe=1 e4[ilm]=1001:labelspace=0 e5[ilm]=2000:labelspace=0:nhlfe=1


  1. Labelspace: os mapeamentos de labelspaces a interfaces

e2[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth3 e3[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1 e4[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1 e5[labelspace]=0:interfaces=eth0,eth1


e2[eth0]=link2:ip=10.0.2.2/24 e2[eth1]=link8:ip=172.16.10.2/24 e2[eth3]=link1:ip=10.0.1.2/24 e3[eth0]=link2:ip=10.0.2.3/24 e3[eth1]=link6:ip=10.0.6.3/24 e4[eth0]=link4:ip=10.0.4.4/24 e4[eth1]=link6:ip=10.0.6.4/24 e4[eth2]=link7:ip=172.16.20.4/24 e5[eth0]=link4:ip=10.0.4.5/24 e5[eth1]=link1:ip=10.0.1.5/24

a1[eth2]=link8:ip=172.16.10.10/24 a2[eth2]=link7:ip=172.16.20.20/24

a1[default_gateway]=172.16.10.2 a2[default_gateway]=172.16.20.4

</syntaxhighlight>


MPLS - Labelspaces e Tunels

OBS.
Não foi possível realizar pois alguns dos comandos requeridos nesses experimentos só rodam na versão antiga do Netkit co Ubuntu 12.4

Questão: para que serve um túnel MPLS?


Tarefa para a próxima aula 17/04/2018 - ENTREGA INDIVIDUAL - MANUSCRITO!
  • Utilize a técnica de CRC (Ciclical Redundance Check) para determinar o FCS de um pacote completo de dados representado pelas duas primeiras letras MINÚSCULAS seu nome na codificação ASCII. Como polinômio gerador utilize os bits que representam a última letra MAIÚSCULA de seu nome. Por exemplo: jorgE - pacote de dados: 6AH 6FH --> 0110101001101111 Polinômio Gerador: 45H --> 01000101 = x^6+x^2+1.

Para a tarefa apresente manuscrito para o professor:

a) O desenvolvimento do cálculo dos bits de CRC realizado no processo de transmissão do pacote de dados;

b) O desenvolvimento do cálculo da verificação do pacote de dados realizado na camada de enlace no receptor considerando que não houve erros na transmissão dos dados. Neste caso o pacote é dado como correto;

c) O desenvolvimento do cálculo da verificação do pacote de dados realizado na camada de enlace no receptor considerando erros de bit ou bits durante a transmissão dos dados. Neste caso o pacote é dado como incorreto e descartado. Escolha ao seu gosto a posição e quantidade de bits errados e comprove a detecção de erros no pacote.


17/04 - Redes LAN - Os protocolos MAC

17/04 Redes LAN - Os protocolos MAC

19/04 - AVALIAÇÃO A1 - Redes LAN - Dos protocolos MAC à LAN Comutada

19/04 AVALIAÇÃO A1 - Redes LAN - Dos protocolos MAC à LAN Comutada

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

Ao final deste conteúdo, voce terá condições de responder as seguintes questões:

  1. Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ?
  2. Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ?
  3. Como um switch propaga quadros em broadcast ?
Princípios da Ethernet Comutada

Laboratório sobre LANs =

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
  • [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


24/04 - Redes LAN - Princípios da LAN Comutada

24/04 - Redes LAN - Princípios da LAN Comutada

Princípios da Ethernet Comutada

Refaça o laboratório sobre LANs =


Tarefa para entrega no final da aula de hoje 24/04/2018 - ENTREGA EM DUPLA - MANUSCRITO!

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
26/04 - Correção Prova - Arquitetura IEEE802

26/04 - Correção Prova - Arquitetura IEEE802


03/05 - Arquitetura IEEE802 - Final

03/05 - Arquitetura IEEE802 Final


08/05 - Spannig Tree Protocol (STP)

08/05 - Spannig Tree Protocol (STP)

  • 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

;Analisando o STP na prática ==

*Atividade totalmente desenvolvida em laboratório pelos alunos;
#Implementar em laboratório o mesmo cenário do experimento anterior considerando agora os switches Catalyst do laboratório de redes 1;
#Prove através de amostras dos pacotes BPDU trocadas entre portas, quais dos switches e portas são raiz, designadas e bloqueadas;
#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.
10/05 - Introdução a Redes Locais Virtuais com Switch CISCO

10/05 - Introdução a Redes Locais Virtuais com Switch CISCO

  • Simulações usando o Packet Tracer da CISCO - Mesmo cenário do experimento 1 da aula anterior com STP;
  • Introdução sobre VLAN e simulação com Packet Tracer.
15/05 - Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

15/05 - Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

  • Ver slides sobre introdução à VLANs.


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:


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;

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>

Exemplo de configuração 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


A configuração da porta Trunk, será feita com o objetivo de permitir que !na porta 1, trafeguem dados de todas as VLAN’s configuradas. Digite os !seguintes comandos no switch:

enable

configure terminal

interface gigabitethernet 0/1

switchport mode trunk

switchport trunk allowed vlan 5

switchport trunk allowed vlan add 10


Neste comando conseguimos ver a configuração da porta Trunk:

show running-config

... interface FastEthernet0/1 switchport trunk allowed vlan 5,10 switchport mode trunk ...

</syntaxhighlight>

Exemplo de como apagar todas as vlans de 2 à 1000:

no vlan 2-1000

</syntaxhighlight>


17/05 - Segmentação de Rede e Link Aggregation

17/05 - Segmentação de Rede e Link Aggregation

  • Compreeender diferenças entre Segmentação de Rede, Segmentação Física e Segmentação Lógica;
  • O uso do agregamento de enlaces para aliviar o congestionamento de LANs;
  • Casacateamento de Switches.
  • Simulações com Packet Tracer da CISCO:

Cada equipe com dois alunos deve propor um cenário de LAN que envolva o uso simultâneo de VLAN e Agregamento de enlace. Tal rede deve ser simulada e configurada no Packet Tracer visando observar o pleno funcionamento da rede. Voce pode até usar como ponto de partida cenários hipotéticos encontrados na googlelandia mas deve citar o link encontrado e propor ali alguma modificação de destaque. Não serve fazer mudanças simples como por exemplo mudar o nome ou identificador de VLANs ou ainda agregar ou desagregar links nos links agregados. Constatado o funcionamento da rede envie o arquivo .pkt gerado pelo aplicativo seguido de um breve relato do cenário da rede e envie para o professor até 22/10 via email - após avaliação do professor, será publicado aqui neste espaço o arquivo .pkt do aplicativo ao lado do seu nome e o título do cenário simulado.


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!


Exercício

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


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.

22/05 - Exercícios LANs - pré avaliação A2

22/05 - Exercícios LANs - pré avaliação A2

  • LISTA2 de exercícios para a avaliação A2


24/05 - Avaliação A2 - Orientações Para Avaliação A3

24/05 - Avaliação A2 - Orientações Para Avaliação A3

  • Avaliação A2 - Aplicada por outro Professor.

Orientações para a Avaliação A3

Avaliação A3 - Submissão de artigo Técnico
Call for Papers for RED18-1 journal.
Datas Importantes
  1. Abertura das inscrições para submissão: 25/05/2018
  2. Escolha do assunto e tópico: 05/06/2017 (veja nota abaixo!)
  3. Deadline para Submissões: 19/06/17
  4. Notificação de Aceite: 26/06/17
  5. Submissão de Versão Final: 05/07/17 (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 Wireless (WLAN), pretende-se que o evento RED18-1 proporcione aos estudantes e pesquisadores, que atuam em áreas diretamente relacionadas a Redes de Computadores que envolvem tecnologias wireless, 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

Considerando as tecnologias populares e as mais recentes no mercado de redes wireless como as padronizações IEEE 802.11.ac e ad, LiFi, VLC, infravermelho, bluetooth, zigbee, dentre outras, serão aceitos artigos que abordem temas orbitando preferencialmente em: Aplicações inteligentes em redes wireless; Padronização de redes wireless; Interoperabilidades de redes wireless; Estudos de casos de soluções com redes wireless; Sistemas embarcados aplicados a equipamentos de redes wireless; Equipamentos wireless em redes de alta performance; Segurança e políticas de uso de redes wireless.

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 WLANs e eventualmente às WMANs;
  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


_____________________________________________________________________________________

29/05 - Camada Física das Tecnologias Wireless

29/05 - Camada Física das Tecnologias Wireless

Para equipes de dois alunos pesquisem sobre as técnicas de modulação utilizadas na camada física das tecnologias wireless. Sintetizem uma explicação de no máximo sete minutos em slides publicados aqui neste espaço. Na aula do dia 05/06 o professor irá solicitar aleatoriamente para que qualquer membro da equipe apresente seu trabalho, complementando o conteúdo referente a camada física da arquitetura IEEE802.11. Para tanto coloquem ao lado do nome da equipe, quais alunos a compõe. Escolham as técnicas como melhor convierem para voces:

Equipe 1 - Thiago G. - spread spectrum FHSS
Equipe 2 - Ameliza/Yan - spread spectrum DSSS
Equipe 3 - Francin/Gustavo - spread spectrum OFDM
Equipe 4 - Marcone/Guilherme - spread spectrum Banda ISM 2.4GHz e regulamentações ANATEL
Equipe 5 - Daniel - spread spectrum Banda ISM 5.8GHz e regulamentações ANATEL
Equipe 6 - Thiago S. - spread spectrum MIMO
Equipe 7 - Vinicius - Outros padrões Wireless - Bluetooth
Equipe 8 - Rafael - Outros padrões Wireless - Zigbee
Equipe 9 - Magno - Outros padrões Wireless - Redes Mesh
05/06 - WLAN - Arquitetura IEEE802.11

05/06 - WLAN - Arquitetura IEEE802.11


07/06 - Interligação de LANs com WireLess - Evolução do IEEE802.11

07/06 - Interligação de LANs com WireLess - Evolução do IEEE802.11

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


12/06 - Finalização padrão IEEE802.11

12/06 - Finalização padrão IEEE802.11

  • Correção da prova A2;
  • Finalização padrão IEEE802.11;
  • Apresentações Zigbee e Mesh.
14/06 - Atividade em sala - Ligação Outdoor com WOM5000

14/06 - 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.
  • Finalização das apresentações: Redes Mesh e Zigbee.

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).

19/06 - Atividade em sala do Projeto Wireless

19/06 - Atividade em sala do Projeto Wireless

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, as lojas HAVAN, que deseja interligar duas lojas às margens da BR101, Palhoça e São José com 10Mbps full-duplex. Esse cliente possui VLANs instaladas nessas filiais e querem manter isso dentro da interligação de suas lojas.

Especifique o projeto da Antena (altura, inclinação, 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, protocolos de controle de acesso à 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. Para apoio ao projeto, use ferramentas de cálculo gratuitas como:

LinkCalc da Intelbrás;

Mikrotik da Mikrotik;

Ubiquiti da Ubiquiti;

outros para IEEE802.11xx

Após o apoio das ferramentas de site survey acima, comprove os resultados obtidos com os calculados usando as fórmulas básicas exploradas no vídeo da Intelbrás.

Como resultado da tarefa apresente um relatório de viabilidade do referido cliente com dados do site survey, comprovação com os cálculos teóricos, escolha do equipamentos e antenas e a configuração dos mesmos de acordo com os prints das telas ou do próprio catálogo do equipamento.

Distribuição das atividades

Equipe de projeto link 1 - IFSC-Havan Palhoça
  • Verificar se existe visada entre o IFSC e a unidade da HAVAN Palhoça, e se necessário, levantar possíveis edifícios no trajeto para instalação de estação repetidora.
  • Descrever a configuração dos Base Stations e CPEs envolvidos (prints das telas).
  • Especificar e fazer croqui da torre ou haste de fixação das antenas e/ou equipamentos;
Equipe de projeto link 2 - IFSC-Havan São José
  • Verificar se existe visada entre o IFSC e a unidade da HAVAN São José, e se necessário, levantar possíveis edifícios no trajeto para instalação de estação repetidora.
  • Descrever a configuração dos Base Stations e CPEs envolvidos (prints das telas).
  • Especificar e fazer croqui da torre ou haste de fixação das antenas e/ou equipamentos;
21/06 - Finalização em sala do Projeto Wireless

21/06 - Finalização em sala do Projeto Wireless

26/06 - Aspectos de Segurança nas Camadas Física e Enlace em LANs e discussão sobre os resultados dos artigos do Journal RED18-1 e projeto wireless

26/06 - Aspectos de Segurança nas Camadas Física e Enlace em LANs e discussão sobre os resultados dos artigos do Journal RED18-1 e projeto wireless

Padrão IEEE 802.1x

Fazendo controle de acesso em redes locais

Vamos usar como exemplo o cenário da rede do IFSC-SJ: A gerência de rede concluiu que deve-se controlar os acessos aos pontos da rede da escola. Com isso, somente usuários devidamente autenticados e autorizados poderão se comunicar usando os pontos de rede. A forma com que isso deve ser feito deve impedir inclusive que uma pessoa conecte um laptop a uma tomada de rede, e consiga acessar a rede. Além disso, o acesso pode ser negado ou concedido dependendo do tipo de usuário (aluno, funcionário, professor, visitante) e da localização do ponto de rede. O mecanismo de segurança capaz de fazer isso deve agir portanto diretamente nas portas de switches, habilitando-as ou bloqueando-as dependendo do usuário que tentar usar o equipamento nela conectado.

O padrão IEEE 802.1x define um framework para controle de acesso a redes locais IEEE 802, sendo usado tanto em redes cabeadas quanto sem-fio. O propósito dessa norma é criar mecanismos para identificar e autorizar ou não o acesso de um usuário à infraestrutura da rede. Esses mecanismos são implementados em três componentes que forma a estrutura de controle de acesso IEEE 802.1x, mostrada na figura abaixo:

Ieee-8021x.png

  • Supplicant: o cliente que deseja se autenticar. Implementado com um software (ex: wpa_supplicant, xsupplicant).
  • Autenticador: o equipamento que dá acesso à rede para o cliente, e onde é feito o bloqueio ou liberação do uso da rede. Implementado em switches e Access Points (no caso de redes sem-fio).
  • Servidor de Autenticação: o equipamento que verifica as credenciais fornecidas pelo supplicant, e informa ao autenticador se ele pode ou não acessar a rede. Implementado comumente em um servidor Radius.

A autenticação se faz com protocolos específicos definidos na norma IEEE 802.1x:

  • EAP (Extensible Authentication Protocol): protocolo para intercâmbio de informações de autenticação entre supplicant e servidor de autenticação.
  • EAPOL (EAP over LAN): protocolo para transportar as PDUs EAP entre supplicant e autenticador.

Ieee-802x-eap.png

Existem vários métodos EAP, que correspondem a diferentes mecanismos de autenticação. Assim, o método de autenticação pode ser escolhido de acordo com as necessidades de uma rede.

  • EAP-MD5: baseado em login e senha, usa um desafio MD5 para autenticar o usuário.
  • EAP-TLS: baseado em certificados digitais X.509, usados para autenticar a rede para o supplicant, e o supplicant para a rede.
  • EAP-TTLS: também baseado em certificados digitais, mas somente para autenticar a rede pro supplicant. O supplicant se autentica com algum outro método EAP mais simples, como EAP-MD5.
  • ... e muitos outros !

Controle de acesso IEEE 802.1x

O controle de acesso IEEE 802.1x possibilita liberar ou bloquear portas de switches mediante a identificação de usuários válidos. Para usá-lo no Netkit deve-se fazer o seguinte:

  1. Nos switches ativa-se a autenticação com IEEE 802.1x, fornecendo-se uma lista de usuários e respectivas senhas. Além disso, identificam-se quais portas dos switches que exigirão que usuários se autentiquem (portas autenticadoras).
    sw[type]=switch
    
    # Podem-se definir quantos usuários e senhas forem desejados.
    sw[8021x]=1:users=usuario1/senha1,usuario2/senha2
    
    # A interface eth0 do switch é uma porta autenticadora, mas a interface eth1 não.
    sw[eth0]=port0:8021x_authenticator=1
    sw[eth1]=port1
    
  2. Nos computadores que se conectarão aos switches deve-se informar o usuário e senha para fins de autenticação.
    pc[type]=generic
    
    pc[eth0]=port0:8021x_user=usuario1/senha1:ip=10.0.0.1/24
    

Juntando os dois exemplos acima, pode-se definir uma pequena rede para fins de demonstração do controle de acesso:

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

# Podem-se definir quantos usuários e senhas forem desejados.
sw[8021x]=1:users=usuario1/senha1,usuario2/senha2

# Necessário um endereço IP para fins de gerenciamento do switch
sw[management_ip]=10.0.0.10/24:vlan=1

# A interface eth0 do switch é uma porta autenticadora, mas a interface eth1 não.
sw[eth0]=port0:8021x_authenticator=1
sw[eth1]=port1

pc1[eth0]=port0:8021x_user=usuario1/senha1:ip=10.0.0.1/24
pc2[eth0]=port1:ip=10.0.0.2/24

Ao executar a rede acima, deve-se conseguir fazer um ping entre pc1 e pc2. Se quiser testar com maiores detalhes o controle de acesso e vê-lo em ação, experimente fazer o seguinte:

  1. No pc2 deixe o ping em execução (ping 10.0.0.1)
  2. No pc1 execute o utilitário wpa_cli. Esse programa permite controlar o supplicant, que vem a ser o programa responsável por realizar a autenticação com IEEE 8021x. Ao iniciar o wpa_cli mostra um prompt (>), onde se podem executar comandos de consulta ou modificacão do supplicant.
    1. Execute status, e veja as informações sobre a autenticação mantidas pelo supplicant.
    2. Execute logoff, e em seguida observe como estão as resposta do ping no pc2. As respostas devem etr parado ...
    3. Execute logon, e novamente observe o ping no pc2. Após alguns segundos as respostas devem voltar a ser recebidas.

Definindo um IP de gerenciamento

Um switch pode possuir um endereço IP para fins de gerenciamento. No momento, isso é usado somente para que um switch consiga rodar um servidor Radius e atender pedidos de acesso vindos de outros switches. O IP de gerenciamento precisa estar vinculado a uma das VLANs do switch:

sw[management_ip]=192.168.0.10/24:vlan=5

No exemplo acima, o switch sw possui o IP de gerenciamento 192.168.0.10, que está vinculado a VLAN 5. Apenas um IP por switch hpode ser definido.

Como o tipo switch especializa o tipo generic, é possível definir rotas em um switch que possui um IP de gerenciamento. Isso pode ser feito da mesma forma que em máquinas virtuais genéricas (i.e. usando os atributos default_gateway ou route).

Usando um servidor Radius

Em uma infraestrutura de controle de acesso IEEE 8021.X, usualmente o servidor de autenticação reside em um equipamento em separado. Desta forma, os autenticadores (switches e access points) podem efetuar a autenticação usando uma base de usuários comum. Apesar do padrão IEEE 8021.X não definir como deve ser implementado o servidor de autenticação, os fabricantes de equipamentos adotaram o serviço Radius para assumir esse papel. Com isso, para implantar o servidor de autenticação deve-se instalar um servidor Radius em algum equipamento, e fazer com que os autenticadores o utilizem para para autenticar os acessos.

No Netkit a implantação de um servidor Radius foi simplificada e integrada à configuração do controle de acesso descrita no início desta seção. Por questão de simplicidade, o servidor Radius deve ser implantado em um switch. assim, a configuração de um switch que deve operar como servidor Radius é:

sw2[8021x]=1:users=u1/p1,u2/p2:radius_clients=10.0.0.10,10.0.0.254

O parâmetro users lista os usuários e senhas autenticados pelo Radius, e radius_clients lista os endereços IP dos clientes Radius (que são os demais switches). Em ambos os casos, as informações devem ser escritas como listas separadas por vírgulas.

Os clientes Radius precisam definir que servidor Radius irão utilizar. A configuração de um switch que é cliente Radius poderia ser esta:

sw[8021x]=1:radius_server=10.0.0.5

Note que os clientes Radius devem ser capazes de alcançarem o servidor Radius. Quer dizer, se clientes e servidor Radius estiverem em subredes IP diferentes, devem existir rotas para que eles possam se comunicar.

Um exemplo de uma rede com dois switches, sendo um deles um servidor Radius, está mostrada a seguir:

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

sw[8021x]=1:radius_server=10.0.0.5
sw2[8021x]=1:users=aluno/teste:radius_clients=10.0.0.10

sw[management_ip]=10.0.0.10/24:vlan=1
sw2[management_ip]=10.0.0.5/24:vlan=1

pc1[eth0]=sw-port0:ip=10.0.0.1/24:8021x_user=aluno/teste
pc2[eth0]=sw-port1:ip=10.0.0.2/24:8021x_user=aluno/teste
sw[eth0]=sw-port0:8021x_authenticator=1
sw[eth1]=sw-port1:8021x_authenticator=1
sw[eth2]=sw-port2

sw2[eth0]=sw-port2
Ex-radius.png


Requisitos e Mecanismos de Segurança em Redes Sem Fio

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).


Por exemplo, redes em locais densamente ocupados (como edifícios) podem ser investigadas por alguém em busca de uma rede aberta ou fácil de ser invadida. Essa pessoa pode simplesmente querer usar o acesso à Internet disponível em alguma rede sem-fio, ou mesmo invadir os equipamentos existentes em tal rede. A figura abaixo mostra a técnica de WarDriving, em que uma pessoa investiga a existência de redes sem-fio a partir de um carro que trafega pelas ruas.

View from Wardriver Windshield.jpg

Existem inclusive símbolos (warchalking) usados para indicar em ruas e edifícios a existência de redes sem-fio abertas. Esta rápida explicação sobre warchalking foi obtida em um artigo sobre WarChalking:

 O warchalking foi criado pelo web designer Matt Jones que, enquanto almoçava com dois amigos, viu alguns estudantes
utilizando conexões wireless para trabalhar a partir de uma praça pública, como se fosse um escritório. Um dos amigos de 
Matt lembrou-se de uma “linguagem” de sinais utilizada por mendigos e viajantes com o objetivo de informar onde poderiam 
achar comida grátis, uma cama confortável ou até mesmo encrenca, e surgiu a idéia de demarcar a presença de redes wireless 
com sinais parecidos.


Os símbolos do warchalking são:

Warchalking2.jpg


Assim, uma rede sem-fio minimamente bem configurada deve usar mecanismos de segurança que impeçam ou dificultem seu uso indevido. Em um cenário usual, tal rede sem-fio poderia se apresentar como mostrado abaixo:

Wifi-security1.png


Para tratar essas questões, deve haver mecanismos de segurança que contemplem os seguintes requisitos:

  1. Autenticação de usuários: usuários da rede sem-fio devem se identificar (ou autenticar) na infra-estrutura dessa rede, de forma a se autorizarem ou não seus acessos.
  2. Sigilo das comunicações: o tráfego na rede sem-fio deve ser encriptado, para que não seja inteligível caso sejam capturados por usuários mal-intencionados que estejam monitorando a rede sem-fio.
  3. Autenticação dos pontos de acesso: pontos de acesso devem se identificar para os usuários, para evitar a infiltração de pontos de acesso indevidos na rede.

O primeiro mecanismo de segurança para redes IEEE 802.11 foi WEP (Wired Equivalent Privacy), que foi projetado para prover um acesso com mesmo nível de segurança que acesso cabeado. O acesso à rede é concedido a quem conhecer uma senha compartilhada, sendo que as comunicações entre usuários e ponto de acesso são encriptadas (cada usuário obtém uma chave exclusiva, que é gerada durante a negociação inicial com o AP). Na prática, WEP procura prover somente o serviço de sigilo, e nem isso faz bem feito. O seguinte fragmento de texto obtido na Wikipedia explica porque atualmente WEP não deve ser usado em hipótese alguma:

WEP is one of the least secure forms of security. A network that is secured with WEP has been cracked in 3 minutes 
by the FBI.[1] WEP is an old IEEE 802.11 standard from 1999 which was outdated in 2003 by WPA or 
Wi-Fi Protected Access.

Há outros mecanismos de segurança usados em redes IEEE 802.11 que contemplam todos os requisitos acima (WPA-EAP, WPA Enterprise), ou parcialmente (WPA-PSK ou WPA Personal), e que estão definidos no padrão IEEE 802.11i. WPA-EAP aproveita a infraestrutura IEEE 802.1x, junto com técnicas de encriptação entre estações sem-fio, para atender esses requisitos. Já WPA-PSK usa apenas as técnicas de encriptação, não havendo um controle de acesso baseado em usuário. Na figura abaixo se mostra uma pequena rede sem-fio que usa WPA-EAP.

Wifi-auth.jpeg

Além dos mecanismos WPA, definidos na norma IEEE 802.11i, outra forma de implantar controle de acesso em redes sem-fio se vale de um portal de captura. Quando um usuário não identificado acessa a rede, o acesso ao ponto de acesso é concedido mas ao tentar navegar na Web seu acesso é desviado para uma página predefinida. Nessa página o usuário deve se identificar (ex: com login e senha), e em caso de sucesso seu acesso à Internet é liberado. Essa técnica se vale de uma combinação de mecanismos (firewall com filtro IP, serviço Web, uso de programas para autenticação) para controlar o acesso dos usuários. No entanto, não provê sigilo das comunicações nem autenticação de pontos de acesso ao usuário. Sua atratividade reside na simplicidade de implantação e uso (não necessita de supplicant), sendo uma escolha comum em hot spots como aeroportos e cyber cafes.

Resumos da turma de 2015-2 sobre Segurança e Qos em LANs

Após a leitura dos temas acima, responda as seguintes questões

1) Quais diferenças você encontrou no controle de acesso entre redes com fio e redes sem fio???

2) O que você entendeu por Qualidade de Serviços (QoS) em redes locais e como ela pode ser implementada em redes locais com fio?

3) É possível obter QoS em redes sem fio? Cite um exemplo!

4) Em uma rede com fio como é possível priorizar um pacote de voz entre dois extremos da rede (que passam por vários switches)?

Entrega: Em dupla até dia 28/06 via email.

28/06 - Atividade prática com QoS e ToS

28/06 - Atividade prática com QoS e ToS

03/07 - PROVA - Recuperação avaliações A1 e A2 /Apoio na revisão de artigos da A3 e fechamento do projeto Wireless

03/07 - PROVA - Recuperação avaliações A1 e A2 /Apoio na revisão de artigos da A3 e fechamento do projeto Wireless

05/07 - Deadline Artigos Revisados e do Projeto Wireless

05/07 - Deadline Artigos Revisados e do Projeto Wireless