Modelo T.C.P/ I.P

Transporte Control Protocolo

Internet Protocol

Modelo T.C.P/ I.P

• A semelhança do modelo O.S.I encontra-se dividido em camadas sendo que neste modelo apens existem 4 camadas:

4º camada - Aplicação

3º camada - Transporte

2º camada - Internet 

1º camada - Interface de Rede

1- Interface de Rede

• Esta camada é equivalente as camadas 1 e 2 do modelo O.S.I recebe os datagramas vindos do comando 2 e envia-os em forma de quadros da rede  

2- Internet

• Equivale à camada de rede do modelo O.S.I
• Na transmissão de dados, os pacotes recebidos pelo comando TCP são divididos em datagramas e enviados para o comando 1
• Esta camada é ainda responsável pelo Routing de pacotes, ou seja, adiciona aos datagramas informações referentes ao caminho a percorrer na rede. 

Protocolo do comando 2 - Internet

• Os protocolos que operam nesta camada são:
• Ip (Internet Protocol);
• ICMP (Internet Control Message Protocol);
• ARP (Address Resolution Protocol);
• RARP (Reverse Address Resolution Protocol);

3- Transporte 

• Equivale a camada de transporte do modelo O.S.I
• É responsável pela transmissão da mensagem proveniente da camada de aplicação em segmentos (nome dos pacotes neste comando) e por envia-los para o comando de Internet 

4- Aplicação 

• corresponde as camadas 5,6 e 7 modelo O.S.I
• faz a comunicação entre aplicações e o protocolo de transporte.
• comunicação com a camada transporte atravez de portas
• Utilizam sempre as mesmas portas dependendo da sua natureza
• Por Ex: http(porta80), Smt(25), ftp(20e21) etc...

Protocolo da camada 4- Aplicação

• Os protocolos mais importantes nessa camada são:
• SMTP (simple mail transfer protocol) - protocolo para enviar mensagens de e-mail entre utilizadores da internet;
• DNS (Domain Nome Server) - Ligação entre domínios e endereços IP;
• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - protocolo de utilizado para a transferência de ficheiros de dados na WWW (World Wide Web);
• FTP (File Transfer Protocol) - protocolo de transferência de ficheiros na Internet;
• Telmet (Terminal Emulation) - Programa de comunicação usado para ligar um computador a um servidor ou equipamento remoto. 

ModeloTCP/ IP

• Para alem das diferenças que vimos entre os dois modelos, no TCP/ IP, os serviços podem ser fornecidos a comandos não adjacentes, o que não acontecia no modelo O.S.I

Paralelismo entre OSI eTCP/ IP

Modelo O.S.I

Modelo O.S.I (Open System Interconnection)

• E constituído por 7 camadas:

Comunicação entre dois P.C.'s

S.D.U- Service data Unit

• Serviço de envio de data dos comandos adjacentes
• Obriga a existência do P.C.I. (protocol control Information).
• O resultado obtido e P.O.U (Protocol Data Unit).

Encapsulamento 

• No lado do emissor, sempre que a informação e passada através das diferentes camadas ate chegar a primeira damos o nome de encapsulamento. 

Desencapsulamento 

• No lado do receptor, sempre que a informação é passada através das diferentes camadas ate chegar a ultima damos o nome de desencapsulamento.

       1. camada física

• converte os bits provenientes da camada 2 em sinal de tensão corrente, ondas electromagnéticas ou ópticas.
• É ainda responsável pela alteração dos sinais, com a finalidade de serem transportados pelo meio físico (entre o emissor e o receptor).
• Os componentes que fazem parte desta camada  são os cabos, fichas, repetidores e hubr.

      2. Ligação de dados

• Responsável pela activação e manutenção de uma ligação de dados.
• Exerce controlo de fluxo de erros (em caso de ligação fiável  e ainda o encapsulamento de dados em  tramas de transmissão.

      3. Rede

• Esta camada é responsável pela transferência de informação.
• Opera basicamente com endereços de rede IP (índex pointer)
• Ela é responsável pelo encaminhamento dos pacotes da rede (nos routets) e é complemente independente do meio de transgressão, garantido a transmissão através de redes heterogéneas 
• Os protocolos de rede desta camada são IP e IPX

      4. Transporte

• E responsável pela transferência de informação externo e a extremo
• Separa as camadas responsáveis pelo meio físico (camadas 1,2 e 3) dos que tratam da aplicação (camadas 5,6 e 6)

           Transporte- T.C.P(cont.)

• Dois protocolos usando nesta camadas são:
• T.C.P
• U.D.P
• É orientada a ligação (Connection Oriented) pelo que diz ser um protocolo fiável - Controle de erros e ordenação (transferência de ficheiros, e-mail).

            Transporte - U.D.P (cont.)

• É um protocolo sem ligação (connectionless) pelo que se considera não fiável.
• Os pacotes podem chegar ou não ao destino, podem chegar desordenados ou duplicados sem que o emissor se aperceba (usando em aplicações Realtime)

       5. Sessão

• Responsável por sincronizar o dialogo entre o emissor e o receptor (Modo Simplex, Half-Duplex ou Full-Duplex) e pelo restabelecimento automático de ligações.

       6. Apresentaçao

• Camada responsável pela intenção entre as camadas 5 e 7.
• Serve de conversor de (camad 5 - 7) ou para (camada 7-7) o formato universal.

       7.Aplicações

• camada final que fornece os mecanismos de comunicação de alto nível as aplicações.
• Responsável pela interface entre o protocolo de comunicação e a aplicação utilizada pela rede.
• São exemplos dessas aplicações o correio electrónico e a transferência de ficheiros.

Tipos de Redes

Quanto ao meio físico

• Cabo de cobre
• cabos de fibra óptica
• sem fios (Wireless)

Quanto a dimensão da rede

• Lan
• Campus
• Mon
• Wan
• Wlaw
• Vlan
• San
• Vpn

LAN

• Local Area Network
• Redes domesticas ou relativamente  pequenas (ex: dentro de uma sala).

CAMPUS

Ao conjunto de Lan's interligadas denomina-se de Campus (ex: varias salas ligadas entre si).

MAN

• Metrepolitan Area Network 
• Rede de maior dimensão que o local. quando uma organização tem vários edifícios espalhados pela cidade e os interliga entre si.

WAN

• Wide Area Network
• Rede que liga regiões, países ou mesmo todo o planeta. O exemplo mais concreto e a Internet

.

WLAN

• Wireless Local Area Network
• Rede local de curta distancia sem fios

VLAN

• Virtual Local Area Network 
• Rede local criada em Switches 

SAN

• Storage Area Network
• Redes de armazenamento usadas para ligações de muita curta distancia entre servidores e dispositivos de armazenamento massivo. 

VPN

• Virtual Private Network
• Redes privadas virtuais que utilizam uma rede publica, Internet  para estabelecer uma ligação de dados entre dois pontos. Estes dados tem a particularidade de serem encriptados para maior segurança 

O que é uma Rede de Computadores

O que é uma Rede de Computadores

• É um sistema de comunicação  de dados constituída através da interligação de computadores  e periféricos  com a finalidade de trocar informação e partilhar recursos.

Necessidade de conectividade 

• Natureza distribuído das empresas e factores económicos: 
• Partilha de recursos:
• Disco, impressora, modem, Cdrw's, outros periféricos

• Partilhas de informação:
• sistemas dedicados (file-server, comunication-server, ...)
• bockput (fiabilidade por duplicaçao)
• trabalho cooperativo (workflow)
• acesso a informação remota

Necessidade de Conectividade 

• comunicação entre utilizadores:
• Email
• News
• WWW
• Comunicação individua a individuo 
• Entretenimento iterativo (jogos)

Vantagens das Redes

• Partilha de recursos físicos (disco, impressora, etc ....)
• Partilha de programas
• Partilha de ficheiros
• Intercâmbio de mensagens e informação 
• Melhor organização do trabalho em grupo

Classificação das redes de computadores

• Parâmetros de classificação das redes:
• Meio físico
• Dimensão da rede
• tecnologia de transmissão 
• capacidade de transferência de informação
• Tipologia ou topologia 

Trabalho de Pesquisa 11/10/12: Técnicas de deteção de erros em transmissões digitais

Técnicas de deteção de erros em transmissões digitais

Os tipos de técnicas de detença de erros em transmissões digitais são:

  -Esquemas de repetição
  -CRC

  -CheckSum

Esquemas de repetição: 

-Este mecanismo consiste, basicamente, em enviar uma mensagem repetidamente.

CRC:

-O método CRC (Cyclic Redundancy Checking), embora use uma técnica mais complexa, é bem mais eficiente que as outras.

-A técnica de verificação cíclica é executada por ambas as estações transmissora e receptora e consiste na divisão de todos os bits de um bloco por um valor binário constante (polinómio gerador). O quociente é desprezado e o resto desta operação será o carácter de verificação que será transmitido.

CheckSum

 -Esta técnica serve mais para detectar erros na Internet  esta verificação é ao nível de transporte de mensagens e baseia-se na soma do conteúdo do segmento que é colocado numa posição UDP, no lado do emissor. No receptor há lugar novamente a soma do segmento. Da-se a soma de checksums resultarem apenas de 1s, podemos inferir que não houve erro na transmissão, caso contrário, existiu erro na transmissão. Esses erros são assinalados nas posições que da soma de checksums resultam em zeros. Os erros podem ocorrer no segmento ou no próprio código detector de erros.

Trabalho de Pesquisa 24/9/2012: Sinais digitais e analógicos

sistema digitais 

Sinal Digital é um sinal com valores discretos descontínuos no tempo e em amplitude. Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é finito.

Sinal analógico

Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Um velocímetro analógico de ponteiros, um termômetro analógico de mercúrio, é exemplos de sinais lidos de forma direta sem passar por qualquer descodificação complexa.Sendo assim, entre zero e o valor máximo, o sinal analógico passa por todos os valores intermediários possíveis, enquanto o sinal digital só pode assumir um número predeterminado de valores.

Técnicas de compressão de dados

a) Sem perda de informação
b) Com perda de informação


.Compressão - Visão geral
   .Codificação e compressão
    .Códigos de Huffman


.Sem perdas (Lossless)
  .Dados recebidos = dados enviados.

Técnicas de deteção e correção de erros em transmissões digitais

Tipos de erros no canal de transmissão: 

-Erros isolados (single bit error)

-Erros seguidos (burst errors ou erros em rajada)

-Burst: Conjunto de 8 bits que começa e acaba com um bit errado e que dista do próximo burst, B ou mais bits.

Erros de transmissão: soluções


.Métodos detetores de erros:
   -Feedback (backward) error control
   -Redundância
   -Algoritmo de deteção
   -Retransmissão

.Métodos corretores:
   -Forward Error Control (FEC)
   -Exigem uma maior redundância
   -Algoritmo de correção


Métodos detetores de erros:
   -Bit de paridade

   -Deteta todos os erros em número ímpar de bits.
   -Ao nível de caráter.




Paridade de coluna (com bit de paridade)
   -Ao nível da trama.
   -Deteta todos os erros em número ímpar de bits.
   -Deteta todos os erros em número par de bits em número ímpar de bits.
   -Deteta alguns erros em número par de bits em número par de linhas.




Checksum (com bit de paridade)
   -Ao nível da trama.
   -Deteta mais erros que a paridade de coluna.

Códigos de Hamming -Corrige erros de bit.
   -Não aplicável em situações de erros de rajada.
   -Pouco utilizado em comunicações de dados.
   -Utilizável em sistemas de memórias semicondutoras.



Códigos convolucionais
   -Mais indicado para comunicações de dados.
   -A informação a ser transmitida sofre uma convolução.
   -Cada bit transmitido vai depender dos bits anteriores.



Exemplos de códigos corretores: Hamming, convolucional, outros (Reed Solomon).

Ligações Síncronas e assíncronas

Transmissões síncronas
  -Que ocorre a intervalos regulares entre o emissor e o receptor.
  -Existe uma linha comum entre ambos pela qual corre um sinal de relógio digital, que assim coloca ambos em sintonia.
  -É a norma para redes locais.

Transmissões assíncronas
-Que não é sincronizada; obriga a que cada pacote de dados se identifique e assinale o seu início e fim.
-Usa-se nas ligações entre dois computadores através de um cabo série ou na ligação a terminais.

Bit rate / codificação

- Bit rate ou data rate (bps) - número de bits transferidos por unidade de tempo (segundo) - diretamente relacionado com a largura de banda H do meio;


Técnicas de codificação

a) Non Return Zero

b) Return Zero

c) Diferenciais



Codificação – Nonreturn to Zero (NRZ)


NRZ-L (Nonreturn to zero level)
                 0 = alto nível.
                 1 = baixo nível.



NRZ-I (Nonreturn to zero, Invert Ones).
                 0 = Sem transição no início do intervalo.
                 1 = Com transição no início do intervalo.




Codificação diferencial.

  -Pode ser mais confiável o reconhecimento da transição na presença de ruído do que comparar valores.
  -Em sistemas complexos é fácil perder a polaridade do sinal.
  -NRZ não são complexos.
  -Utilizam a largura de banda eficientemente.
  -A principal limitação é a falta de sincronização, pois durante a transmissão de longas sequências de 1 ou 0        para o NRZ – L, e longas sequências de 1 ou 0 para o NRZ – I, a saída é uma voltagem constante durante      um longo período de tempo.



Codificação – Return to zero (RZ)



Codificação – Multilevel Binary

-Bipolar – AMI
-0 = Sem sinal de linha
-1 = Sinal positivo ou negativo, alternando a polaridade.
-Não haverá perda de sincronização se houver uma grande sequência de uns.
-Um longo string de bits zeros poderá causar a dessincronização.

Codificação – Bifase


Manchester
    0 = Transição de alto para baixo no meio do intevalo.
    1 = Transição de baixo para alto no meio do intevalo.

Manchester diferencial

- Sempre com transição no meio do intervalo.

            0 = Com transição no início do intervalo.
            1 = Sem transição no início do intervalo.

Mantém relógio, precisam de maior largura de banda.

Throughput

- Refere-se à largura de banda realmente medida, numa hora do dia específica, usando específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico de dados na rede.

- Infelizmente, por muitas razões o throughput é muito menor que a largura de banda digital máxima possível do meio que está a ser usado.

Alguns dos fatores que determinam o throughput são os seguintes:

-Dispositivos de interligação
-Tipos de dados que estão a ser transferidos
-Topologias de rede
-Número de utilizadores na rede
-Computador do utilizador
-Computador servidor
-Condições de energia

Decibel (dB)/ Largura de banda

Decibel (dB)

- É uma unidade de medida importante na descrição de sinais nas redes.

- Está relacionado com os expoentes e logaritmos.

- Mede a intensidade relativa de dois sinais ou de um mesmo sinal em pontos diferentes

Largura de banda

-É a diferença ou amplitude entre a frequência mais alta e mais baixa que o canal de transmissão permite.

-A uma maior largura de banda corresponderá uma maior capacidade de transmissão de informação.

Modulação em Amplitude, Frequencia e Fase

Técnicas de modulação:

→ Sinal original deslocado para a frequência de uma portadora.

→ Portadora é modulada (transformada) para representar o sinal.

→ Modulação em:

→ Amplitude

→ Frequência

→ Fase

Quadrature PSK

• Uso mais eficiente pois cada elemento de sinal representa mais de um bit

              > p . EX: mudança em fase de π/2 (90º)

                       .cada elemento representa 2 bits

              > Pode usar 8 ângulos de fase e tem mais de uma amplitude

                       .Combinação

              > Modems de 96000bps modem usam 12 ângulos quatro dos quais tem duas amplitudes

                       .8+(4*2)= 16 elementos diferentes de sinal

Amplitude shift keying/ Frequency shift keying/ Phase shift Keying

Amplitude shift keying

• Valores representados por diferentes amplitudes do portador.
• Usualmente, uma amplitude e zero
         - i.e. presença ou ausência do portador e utilizada
• Susceptível a ganhos de amplitude
• Ineficiente, ate 1200bps em canais de voz
• Usado em fibra óptica


Frequency shift keying

• Valores representrados por diferentes frequências (próximas da portadora)
• Maior imunidade a ruidos que ASK
• Radio de alta frequência


Phase shift Keying

• Fase do portador e modificada para representar os dados
• PSK diferencial
• Fase modificada relativo a trasissão previa ao invés da relação a sinal referencia

Técnicas de conversão analógico-digital

 dados digitais, sinais analógicos

    

Sistema público de telefonia

•  300 Hz a 3400 Hz

• Usar modem (modulator-demodulator)

• Amplitude shift keying (ASK)

• Frequency shift keying (FSK)

• Phase shift keying (PSK)

Transmissão de sinais analógicos e digitais

Sinal digital

→ Pulsos discretos de voltagens.

→ Cada pulso corresponde a um elemento de sinal.

→ Dados binários codificados nesses elementos.

Sinais digitais

Sequência de intervalos de tamanho fixo igual a T segundos, chamados de sinalização, durante os quais a amplitude do sinal permanece fixa caracterizando um dos símbolos digitais existentes.

→ Repetir regenera o sinal.

→ Baixo custo - integração - produção em escala.

→ Integração de voz, dados e imagens.

→ Facilidade de encriptação.

→ Utilização de fibra óptica

→ Facilidades de endereçamento, comutação e controle.

Transmissão de sinais analógicos e digitais

• Transmissão de dados  - Passagem de sinais através de meios físicos. Sinais analógicos

• Sinais digitais

• Sinais analógicos

Sinais analógicos

Sinais elétricos que variam constantemente entre todos os valores possíveis permitidos por meio de transmissão.

Onda sinusoidal:

• Amplitude

• Frequência

• Fase

Baixa Largura de Banda

Transmissão sequêncial

Transmissão típica das redes em anel, em que a mensagem vai passando de computador em computador até chegar ao destinatário.

Transmissões ponto-a-ponto

Transmissão dedicada entre dois computadores

Rigorosamente não envolve intermediários, mas atualmente o conceito foi alargado de modo a permitir a inclusão de aparelhos intermediários entre o emissor e o recetor.

Exemplo: a conferência na Internet. (sem exemplo próprio)

Transmissão por difusão

Ocorre em redes em que a mensagem enviada por um computador é enviada para todos os outros, embora apenas o destinatário a leia.

Tal é possível porque numa rede cada computador tem um endereço e as mensagens que por lá circulam contêm o endereço do destinatário.

Transmissão em série e em paralelo

Serie: Todos os bits seguem pelo mesmo fio.

Paralelo: Normalmente agrupadas em 8 bits, cada conjunto de bits segue por 8 fios diferentes em simultâneo.

Transmissões simplex, half-duplex e full-duplex

Simplex - Apenas um computador pode emitir para o outro

Half-duplex - Qualquer computador pode enviar para o outro, mas as transmissões são alternadamente num sentido e noutro.

Full-duplex - As transmissões em ambos os sentidos são possíveis em simultâneo.

O básico da comunicação de dados em redes de computadores

A eficiência de um sistema de comunicação de dados depende fundamentalmente de três características:

1 - Entrega (delivery);

2 - Confiabilidade;

3 - Tempo de atraso;

1 - Entrega (delivery)

O sistema deve entregar os dados ao destino correto. Os dados devem ser recebidos somente pelo dispositivo ou utilizador de destino.

2 - Confiabilidade

O sistema deve garantir a entrega dos dados. Dados modificados ou corrompidos numa transmissão são pouco úteis

3 - Tempo de atraso
O sistema deve entregar os dados em um tempo finito e predeterminado.
Dados entregues tardiamente são pouco úteis.
Por exemplo, no caso de transmissões multimédia, como vídeo, os atrasos não são desejáveis, de modo que eles devem ser entregues praticamente no mesmo instante em que foram produzidos, isto é, sem atrasos significativos.

5 componentes de um sistema básico de comunicação de dados.

• 1.Mensagem

• 2.Transmissor

• 3.Recetor

• 4.Meio

• 5.Protocolo

• 1.Mensagem:

É a informação a ser transmitida.
Pode ser constituída de texto, números, figuras, áudio e vídeo - ou qualquer combinação desses.

• 2.Transmissor/ Emissor:

É o dispositivo que envia a mensagem de dados.
Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmara de vídeo e assim por diante.

• 3.Receto:

É o dispositivo que recebe a mensagem.
Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma comera de vídeo e assim por diante.

• 4.Meio:

É o caminho físico por onde viaja uma mensagem originando e dirigido o recetor.

• 5.Protocolo:

É um conjunto de regras que governa a comunicação de dados.
Ele representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.