Diário de aulas RED29005 - 2014-1 - Prof. Jorge H. B. Casagrande
Dados Importantes
Professor: Jorge H. B. Casagrande.
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 4a feira 11:35h - 12:30h e 4a feira 19:25h - 20:20h (Sala dos professores de TELE - ao lado da reprografia)
Endereço do grupo: https://www.facebook.com/groups/1446441625588108/
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED
Toda vez que voce encontrar a marcação  ao lado de alguma atividade extra, significa que essa atividade será computada na avaliação individual. O prazo estabelecido para entrega estará destacado ao lado da atividade. Portanto, não perca o prazo limite para entrega. Atividades entregues fora do prazo não serão aceitas!
Recados Importantes
20/02 ATENÇÃO: Uma avaliação só pode 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.
21/02 Uso da Wiki: A partir dessa data,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 do facebook. Os planos de uso do Moodle que eu comentei para vocce serão adiados em função do projeto ampliado que o IFSC está construindo para usar esse ambiente.
Material de Apoio
- Atividades Extras
- Listas de exercícios
- Laboratórios
- Slides utilizados durante algumas aulas
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- Manuais e outros
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Diário de Aulas
Aula 1 - 12/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
Usando o quadro e apresentação oral, exploramos:
- Apresentação da disciplina;
- Conceitos importantes em comunicação de dados;
- Componentes de uma infra-estrutura de telecomunicações;
- Modelo Básico de comunicação de dados.
Aula 2 - 13/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Componentes do modelo básico de comunicação de dados;
- Comunicação Assíncrona e Síncrona e protocolos da camada de enlace;
Aula 3 - 19/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Interfaces digitais RS232, V35, V36, RS485 e G703;
- Protocolos da camada física usando os sinais de controle da ID e padronizações;
Aula 4 - 20/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Par de fios como meio de transmissão;
- Redes Privadas e Redes Discadas;
- Modens analógicos: modulações, padronizações e facilidades adicionais;
- Lista 1 - exercícios de revisão da parte 1.
Aula 5 - 26/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Um pouco mais sobre modens Analógicos;
- Modens Digitais
Aula 6 - 27/02: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Laboratório - Circuito Básico de comunicação de dados, comunicação entre DTEs
Aula 7 - 20/03: Fundamentos de Comunicação de Dados
- Laboratório - Circuito Básico de comunicação de dados, comunicação entre modens
- Uso do Teste Set e das facilidades de Enlaces de teste
Aula 8 - 26/03: Fundamentos de Comunicação de Dados
Resumo da aula:
- Serviços da Camada de enlace
- Laboratório - Interligação entre LANs com uso de roteadores em modo físico
Bibliografia relacionada:
- 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.
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 física
(Adaptado do livro "Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a ed.", de Berhouz Forouzan)
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), 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 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 (ver por exemplo este artigo sobre seu uso missões espaciais em um artigo da Nasa). 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.
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.
LABORATÓRIO 3: enlaces PPP e HDLC com roteadores
Para esta atividade será criada uma rede composta por três roteadores Cisco, que estarão interligados como mostrado abaixo:
Os circuitos com modems já estão configurados e funcionais, e estão operando a 2 Mbps.
O experimento deve ser realizado com os seguintes passos:
- Acesse a interface de gerência (console) do seu roteador. O roteador R2 está no rack esquerdo, o roteador R1 está no rack do centro, e R2 está no rack direito. Para acessar a console, faça o seguinte:
- Conecte um cabo serial cross na interface serial RS-232 do seu computador. Conecte esse cabo também na interface console do roteador, que fica no painel traseiro. Como os roteadores estão distantes das bancadas, será necessário usar as tomadas azuis, que conectam as bancadas aos racks.
- 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 9600 bps, 8 bits de dados e 1 stop-bit (isso aparece descrito assim: 9600 8N1).
- 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.
- Configure os roteadores da seguinte forma:
- R1:
> enable
# configure terminal
(conf)# interface ethernet 0
(conf-intf)# ip address 192.168.20.254 255.255.255.0
(conf-intf)# exit
(conf)# interface serial 0
(conf-intf)# encapsulation ppp
(conf-intf)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.255
(conf-intf)# exit
(conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0
(conf)# exit
- R2:
> enable
# configure terminal
(conf)# interface fastethernet 0
(conf-intf)# ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
(conf-intf)# exit
(conf)# interface serial 0
(conf-intf)# encapsulation ppp
(conf-intf)# ip address 10.0.0.5 255.255.255.255
(conf-intf)# exit
(conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0
(conf)# exit
- R3:
> enable
# configure terminal
(conf)# interface fastethernet 0
(conf-intf)# ip address 192.168.1.231 255.255.255.0
(conf-intf)# exit
(conf)# interface serial 0
(conf-intf)# encapsulation ppp
(conf-intf)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.255
(conf-intf)# exit
(conf)# interface serial 1
(conf-intf)# encapsulation ppp
(conf-intf)# ip address 10.0.0.6 255.255.255.255
(conf-intf)# exit
(conf)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1
(conf)# exit
- Para conferir as configurações das interfaces, use o comando show interface:
# show interface serial 0
- Assim que os enlaces forem estabelecidos, o que pode ser conferido com o comando show interface aplicado às interaces seriais, termine a configuração da rede. Ela deve ser configurada de forma que um computador possa se comunicar com qualquer outro computador da outra rede, e também acessar a Internet.
- Teste a vazão pelos enlaces ponto-a-ponto. Em algum computador da subrede esquerda execute:
netperf -f k -H 192.168.1.1
- É possível usar o protocolo HDLC ao invés do PPP, bastando nos roteadores substituir o comando encapsulation ppp por encapsulation hdlc. Após fazer essa alteração, e se certificar de os enlaces foram reativados, repita a medição de vazão. Há alguma diferença ?
- Observe as informações fornecidas pelos roteadores sobre os enlaces ponto-a-ponto. Para isso, execute show interface nas interfaces seriais, e leia o sumário resultante.
Enlaces WAN: a parte física do enlace ponto-a-ponto
A parte física do enlace ponto-a-ponto, usualmente chamada de circuito, corresponde à camada física da arquitetura de redes. Ele se compõe de equipamentos e técnicas criados para fazer a transmissão de dados por meio de sinais elétricos.
Dentro da arquitetura de redes estudada em Redes na 2a fase, a camada física se situa no nível mais baixo. Ela deve portanto transmitir de fato a informação através de um meio de transmissão, a qual deve ser representada por algum sinal. Essa representação implica algum tipo de modulação ou codificação.
Modems
Modems são equipamentos que realizam a modulação ou codificação de um sinal digital, de forma a pode ser transmitido apropriadamente por um meio de transmissão. Essa transformação é nececssária para que a informação possa viajar por uma distância maior no meio, e possa ser recuperada pelo equipamento receptor (o modem do outro lado da linha).
Em nossa aula serão usados modems síncronos SHDSL, que são bastante comuns de serem encontrados em instalações reais. O modelo dos modems do laboratório operam com um meio de transmissão composto por um ou dois pares metálicos padrão telefonia. Com eles podem-se estabelecer enlaces físicos com taxas de 64 kbps a 2.304 Mbps (com incrementos de 64 kbps), usando uma codificação do tipo TC-PAM. Se forem usados quatro pares metálicos, a taxa máxima chega a 4.608 Mbps. Modems SHDSL versão BIS podem obter taxas ainda maiores (5.6 Mbps ou 11.2 Mbps), como por exemplo alguns modems Datacom. Alguns modelos chegam a 22.8 Mbps, como estes da RAD.
Para instalar modems síncronos, deve-se observar o seguinte:
- Qual modem é a fonte de sincronismo: um dos modems deve gerar o sincronismo do circuito. Assim, um dos modems deve usar seu relógio interno, e o outro deve usar relógio regenerado.
- Qual modem comanda (inicia) o circuito: o modem que inicia o circuito toma a inciativa de estabelecer o enlace físico com o modem remoto. Esse modem dever ser configurado como NTU (Network Termination Unit), e o modem remoto deve ser LTU (Local Termination Unit).
- A taxa de bits a ser usada: ambos modems devem ser configurados com a mesma taxa de bits.
- A quantidade de pares metálicos: ambos modems devem usar a mesma quantidade de pares metálicos.
- O tipo de interface digital: a interface digital comunica modem e DTE (ex: roteador), portanto o mdoem deve ser configurado para usar a mesma interface digitak que o DTE. Por exemplo, uma escolha bastante comum é a interface V.35. Outro tipo de interface de interface digital é G.703, usada em linhas do tipo E1.
Existem muitas interfaces digitais normatizadas e proprietárias, que foram criadas para serem usadas com diferentes meios de transmissão e equipamentos. A turma de IER de 2011-1 fez uma pesquisa sobre interfaces digitais usadas em equipamentos de comunicação, incluindo suas características. O resultado dessa investigação pode ser vista em:
Catálogo de interfaces digitais
Interfaces digitais
Material de referência:
Em algumas tecnologias de interfaces digitais se usa a terminologia DTE/DCE:
- DTE: componente que quer se comunicar com outro componente remoto, tal como um PC se comunicando com outro PC, ou um roteador comunicando com outro roteador.
- DCE: componente que realmente faz a comunicação, ou que efetua as funções de gerador e receptor discutidas em padrões de comunicação (ver RS-232, RS-422 e RS-485, por exemplo). Um modem é um típico exemplo de DCE.
Tabela comparativa de padrões elétricos de algumas interfaces digitais de uso comum
(obtida dos slides da disciplina de Comunicação de Dados da UNIP)
Tabela comparativa de padrões funcionais de algumas interfaces digitais de uso comum
(obtida dos slides da disciplina de Comunicação de Dados da UNIP)
Atividade
Uma rede com enlaces WAN feitos com modems digitais SHDSL.
Aula 36 - 10/07/14: Encerramento da Disciplina
- Avaliações de Recuperação A1 e A2
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