Lista02
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Este documento fornece resumos de 20 questões sobre diferentes tópicos de redes de computadores. As questões cobrem tópicos como características de cabos de cobre e fibra óptica, satélites, rádio, microondas e infravermelho como meios de transmissão de dados, além de formatos de comunicação serial RS-232.
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- 1. Lista de exercícios 1 – Gabarito 1. Quais as características dos fios de cobre como meio de transmissão de dados? Compare o cobre com outros materiais como a prata, o ouro e o alumínio (Comer 3.2). Como meio de transmissão de dados, fios de cobre são baratos e fáceis de instalar. Por possuir baixa resistência à corrente elétrica (o ouro e a prata conduzem melhor, mas são mais caros), podem conduzir sinais a distâncias maiores que condutores de outros metais. Além disso, são bons para produzir fios e os fios são de grande flexibilidade (o alumínio é um material mais leve e barato, mas não é tão flexível). Este tipo de fio pode emanar interferências eletromagnéticas causadas pelo sinal elétrico que o percorre, podendo interferir (e sofrer interferência) nos sinais de outros fios metálicos que possam passar por perto. 2. Quais as características dos pares trançados de cobre e como eles diferem dos cabos coaxiais de cobre (Comer 3.2)? O trançamento é utilizado com o intuito de minimizar as interferências geradas pelos fios de cobre. Cada fio é revestido de um material isolador (como plástico, por exemplo) e então o par dos fios é torcido junto. Essas torções mudam as propriedades elétricas dos fios, limitando a energia eletromagnética que o fio emite e capta, ajudando a impedir que sinais em outros fios interfiram com o par. Já os cabos coaxiais fornecem maior proteção contra interferência do que o par trançado, pois em vez de trançar os fios um ao redor do outro, um cabo coaxial consiste em um único fio cercado por um protetor de metal mais pesado. Este protetor de metal, na forma de um cilindro flexível em volta do fio interno, fornece uma barreira à radiação eletromagnética. Este tipo de cabo pode ser colocado em paralelo com os outros cabos ou dobrado e torcido em torno dos cantos que o protetor permanece sempre no lugar. 3. Quais as principais diferenças entre os pares trançados de cobre blindados e não blindados (Comer 3.2)? Os pares trançados blindados (STP – shielded twisted pair) são pares trançados cercados por um protetor de metal externo (blindagem). Esta blindagem fornece uma proteção contra a radiação eletromagnética. Este tipo de cabo oferece maior imunidade a ruídos, porém é mais caro e menos flexível que os pares trançados simples (UTP – unshielded twisted pair). 4. Quais as características das fibras óticas como meio de transmissão de dados (Comer 3.3)? O meio de transmissão via fibra ótica utiliza luz para transporte de dados. Um transmissor em uma extremidade da fibra usa um diodo emissor de luz (LED) ou um laser para enviar pulsos de luz através da fibra. Um receptor na outra extremidade usa um transistor sensível à luz para detectar os pulsos. Vantagens: Não sofrem nem causam interferência elétrica em outros cabos. Pode carregar um pulso bem mais longe do que um fio de cobre. Pode carregar mais informação que um fio de cobre devido à grande capacidade de codificação. Por emanarem pouco sinal, são mais difíceis de se interceptar. Desvantagens: Instalação e manutenção dependem de equipamentos especiais (a emenda requer que se faça alinhamento e fusão). Quando uma fibra for quebrada, fica muito difícil de achar o ponto quebrado. A fibra de vidro é limitada na sua capacidade de dobrar-se. Deste modo, a instalação de fibra ótica pode exigir cuidado pois as curvas ocupam espaço. 5. Quais as principais diferenças entre as fibras óticas multimodo e monomodo (Comer 3.3)? Diferentes modos de propagação são diferentes caminhos tomados pela luz dentro da fibra para se propagar. Como cada modo apresenta um comprimento de percurso diferente, cada modo toma um tempo diferente para ir de uma ponta a outra da fibra, o que limita a separação entre os dados e, conseqüentemente, reduz a taxa de comunicação. As fibras monomodo são construídas de modo que a luz só se propaga de um único modo. O transmissor em uma fibra monomodo usa laser para enviar pulsos de luz através da fibra (as fibras em multímodo usam diodo emissor de luz (LED) ou laser para enviar pulsos de luz através da fibra).
- 2. 6. Quais as características dos sistemas de rádio como meio de transmissão de dados (Comer 3.4)? Utilizam ondas eletromagnéticas para transmissão dos dados e operam na freqüência de rádio. Redes que utilizam transmissões por rádio-freqüência não precisam de uma conexão física direta entre os computadores. Cada computador terá de utilizar uma antena anexa ao equipamento que pode receber e/ou transmitir dados. Fisicamente, as antenas de RF podem ser grandes dependendo do alcance desejado. Normalmente, os sistemas de rádio são omnidirecionais (ou seja, irradiam para todas as direções) e a energia irradiada decai com o quadrado da distância. 7. Quais as características dos satélites como meio de transmissão de dados (Comer 3.5, 3.6 e 3.7)? Os satélites usam microondas para transmissão dos dados. Normalmente, os sistemas de satélite enviam dados para uma grande região da terra, de forma que o custo de comunicação de dados não depende da distância entre os pontos em comunicação. 8. Compare os satélites geo-estacionários com satélites de órbita baixa (Comer 3.5, 3.6 e 3.7). O período de tempo necessário para que um satélite dê uma volta em redor da terra é governado pela Lei de Kepler. A distância necessária para que o período da órbita seja de 24 horas (denominado de órbita geossíncrona) é de aproximadamente 36.000 Km. A órbita do satélite é um círculo cujo centro é o centro da terra. Se a órbita estiver no plano do equador, seu movimento será sincronizado com a rotação da terra e ele terá a aparência de estar estacionado sobre um ponto vertical acima do equador. Os satélites de órbita baixa orbitam a algumas centenas de quilômetros acima da Terra. A principal desvantagem dos satélites de órbita baixa é que eles não permanecem acima de um único ponto na superfície da terra devido ao seu período de rotação ser diferente de 24 horas (cerca de 90 minutos, na verdade) impedindo que possam ser usados com uma antena apontando para um ponto fixo no céu. Sua principal vantagem é que, como estão bem mais próximos da terra, requerem antenas bem menores e operam com sinais de menor energia. Como os satélites em órbita geo-estacionária estão em uma órbita elevada, o atraso de propagação dos sinais de rádio é consideravelmente maior (da ordem de 0,25 seg.). Além disso, satélites de órbita tão alta são mais caros para se lançar e manter. 9. Quais as características dos sistemas de microondas como meio de transmissão de dados (Comer 3.9)? Funcionam como ondas de rádio, mas utilizando freqüências mais altas. Nesta faixa de freqüência, a transmissão é em uma única direção (diferentemente das ondas de radio, que costumam ser omnidirecionais), o que dificulta que outros interceptem as mensagens e reduzem as interferências produzidas e recebidas. Por esta razão, os sistemas baseados em microondas podem carregar mais informações. São equipamentos mais caros que os sistemas baseados em fibras ópticas, por isso são mais adequados para uso em terrenos acidentados ou com florestas, rios, mares ou lagos, ilhas, ou seja, locais onde é problemático usar-se fibras óticas. Os sistemas baseados em microondas estão sujeitos a interferências e interrupções em caso de chuva. 10. Quais as características do uso de infravermelho como meio de transmissão de dados (Comer 3.10 e 3.11)? O sistema infravermelho usa luz infravermelha para transportar informação. O infravermelho é limitado para uma área pequena, pois seu alcance é pequeno e exige que haja um caminho direto ou por reflexões entre transmissor e o receptor. O recurso é mais barato que outros métodos “sem fio”. As redes infravermelhas são especialmente convenientes para computadores pequenos e portáteis por utilizar recurso de comunicação sem fio sem precisar de antenas (como, por exemplo nas interfaces IrDA). 11. Que meios de transmissão podem ser usados para conectar equipamentos em um escritório, supondo ser desejado minimizar a fiação instalada (de preferência sem fio) e com um mínimo de interferência elétrica (Comer 3)? Pode ser utilizado neste ambiente o sistema de transmissão de dados via infravermelho ou rádio, pois estamos assegurando para o cliente que não haverá fiação para interconectar os micros nem interferência com rede elétrica local.
- 3. 12. Que meios de transmissão podem ser usados para conectar equipamentos em uma fábrica, supondo ser desejada alta velocidade de comunicação e grande imunidade a interferência elétrica que existe neste ambiente (Comer 3)? Pode ser utilizado nesta fábrica o meio de transmissão via fibra ótica, pois é o método mais rápido de comunicação e não sofre interferência elétrica existente no ambiente. 13. Que meios de transmissão podem ser usados para conectar redes entre escritórios em uma cidade, supondo ser desejada alta velocidade de comunicação e segurança contra escutas dos dados transmitidos (Comer 3)? Pode ser utilizado o meio de transmissão via fibra ótica. Para o caso de comunicação entre dois pontos, o uso de microondas também pode ser cogitado. 14. Que meios de transmissão podem ser usados para conectar redes entre escritórios em cidades distantes uma da outra (uma delas em local pouco habitado), supondo ser desejada baixo custo de comunicação (Comer 3)? Para este local, poderemos utilizar comunicação por satélites, pois os equipamentos necessários são mais baratos se comparadas às outras tecnologias que também permitem transmissão dos dados para longas distâncias. 15. Como o RS-232 codifica informação binária (0’s e 1’s) (Comer 4.4)? O RS-232 define um padrão para comunicação assíncrona serial (um bit de cada vez, em seqüência). Uma vez que começa a enviar o caractere o hardware remetente transmite todos os bits um após outro com nenhum atraso entre eles. Uma tensão negativa corresponde ao bit valor 1. Uma tensão positiva corresponde ao bit valor 0. Quando o transmissor não tem nada para enviar, ele deixa o fio com uma tensão negativa que corresponda ao bit valor 1 (no RS-232, o fio não assume um valor diferente entre cada bit - um receptor não pode usar a falta de tensão para marcar o fim de cada bit e o começo do seguinte). O remetente e o receptor, devem concordar com a duração exata em que a tensão será mantida para cada bit. Quando o primeiro bit de um caractere chega, o receptor inicia um temporizador e o usa para saber quando medir a tensão para cada um dos bits sucessivos. 16. Como um canal de comunicação em RS-232 se comporta na ausência de informação a ser transmitida (Comer 4.4)? Quando o transmissor não tem nada para enviar, ele deixa o fio com uma tensão negativa correspondente ao bit de valor “1”. 17. O que são os bits de start e stop no RS-232 (Comer 4.4)? Start bit: Um receptor não pode distinguir entre uma linha inativa e um bit inicial em “1”, o padrão RS-232 requer que um remetente transmita um bit extra de valor 0 (conhecido como bit de começo - start bit) antes de transmitir os bits de um caractere. Stop bit: O padrão RS-232 especifica que o remetente deve deixar a linha ociosa por um tempo mínimo. O tempo escolhido como mínimo é o tempo necessário para enviar um bit. Um bit em “1” é adicionado ao final de cada quadro. Na terminologia RS-232, este bit é denominado bit de parada (stop bit). 18. O que significa as formatações 8N1, 7E1, 7O2, 8N2 (Apresentação de aula)? O primeiro dígito indica o número de bits de dados contidos no quadro. A letra do meio o tipo de verificação de paridade usado (E: Even – par; O: Odd – ímpar e N: None – sem uso de paridade). O último dígito indica o número de bits de stop utilizados. Assim: 8N1: 8 bits de dados, sem uso de paridade e 1 bit de stop. 7E1: 7 bits de dados, paridade par e 1 bit de stop. 7O2: 7 bits de dados, paridade impar e 2 bits de stop. 8N2: 8 bits de dados, sem uso de paridade e 2 bits de stop.
- 4. 19. O que pode ocorrer se transmissor e receptor estiverem com formatações distintas: transmissor em 8N1 e receptor em 7E1 (Apresentação de aula)? 8N1: 8 bits de dados, sem uso de paridade e 1 bit de stop. 7E1: 7 bits de dados, paridade par e 1 bit de stop. 8N1: START D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 STOP. 7E1: START D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 PE STOP. O resultado que será recebido vai interpretar o bit D7 enviado como bit de paridade. Como este bit não foi gerado respeitando nenhuma regra de paridade é possível que quadros recebidos sejam interpretadas como errados. 20. O que pode ocorrer se transmissor e receptor estiverem configurados com taxas de transmissão (baud-rate – taxa de baud) distintas (Comer 4.5)? Se o hardware remetente e o hardware receptor não forem configurados para usar a mesma taxa em bauds, ocorrerão erros porque o temporizador do receptor não esperará um comprimento de tempo apropriado para cada bit. Para detectar erros, um receptor mede a tensão por múltiplos tempos para cada bit e compara as medidas. Se todas as tensões não concordarem, ou se o bit de parada não ocorrer exatamente quando esperado, o receptor relata um erro (erro de enquadramento - framming). 21. O que é BREAK (Comer 4.5)? O hardware RS-232 pode usar erros de enquadramento. Em particular, os teclados ASCII incluem freqüentemente uma tecla BREAK. A tecla BREAK não gera um caractere ASCII. Em vez disso, quando um usuário pressiona BREAK, o teclado coloca a conexão de saída em estado 0 por muito mais tempo do que leva para enviar um único caractere. Quando detecta que a linha se moveu para o estado 0, o receptor assume que um caractere começou a chegar a extrair bits individuais. Entretanto depois que todos os bits do caractere chegaram, o receptor espera a linha retornar ao estado 1 (isto é, espera o bit de parada). Se não encontrar um bit de parada como esperado, o receptor relata um erro de enquadramento, que pode ser usado pelo sistema receptor. 22. O que são comunicação SIMPLEX, HALF-DUPLEX e FULL-DUPLEX (Comer 4.5)? A transferência simultânea nas duas direções é conhecida como transmissão FULL-DUPLEX em contraste com a transferência em uma única direção, que é conhecida como transmissão SIMPLEX. A transmissão em HALF-DUPLEX ocorre nas duas direções, mas nunca simultaneamente. Para acomodar a transmissão FULL-DUPLEX, o RS-232 requer um fio para dados viajando em uma direção, um fio para dados viajando na direção reversa. Para acomodar a transmissão HALF-DUPLEX, o RS-232 requer um fio para dados (este fio é compartilhado para transmissão e recepção de ambos os lados). Para acomodar a transmissão SIMPLEX, o RS-232 requer um único fio para dados usado para transmissão de dados por uma das extremidades e pela recepção do outro lado. Em todos os casos, um fio terra é usado para completar o caminho elétrico em ambas as direções. 23. Como o ruído afeta a capacidade de comunicação de um meio (Comer 4.7 a 4.10)? Os ruídos tornam impossível atingir a taxa máxima teórica de transmissão. Quanto maior o nível de ruído, menor a taxa de comunicação possível para o meio de transmissão. 24. Por que a modulação pode ser necessária para comunicação de dados (Comer 5.2)? Para comunicação de dados em longa distância, é necessário garantir que os dados enviados cheguem numa determinada “força” para que o receptor seja capaz de perceber e interpretar os dados recebidos. Quando utilizamos corrente elétrica como meio de transmissão dos dados, esta corrente pode acabar ficando atenuada e perdendo “sinal” conforme a distância cresce. Para isso, utilizamos sinais ondulatórios, denominados de portadoras, que têm um alcance maior do que uma simples corrente elétrica. Para que esses dados sejam passados de forma correta e não sendo interferidos por outros sinais encontrados no ar, utilizamos a técnica de modulação de ondas.
- 5. 25. Como funciona a modulação em amplitude, freqüência e fase (Comer 5.2)? Na modulação em amplitude varia-se a intensidade do sinal portador conforme a informação que está sendo enviada. Na modulação em freqüência, varia-se a freqüência do sinal portador em proporção à informação que está sendo enviada. Na modulação em fase, codifica-se a informação modificando-se o momento em que a onda portadora passa pelo valor 0 (fase). 26. Como funcionam os MODEMs (Comer 5.3)? Um circuito de hardware que aceite uma seqüência de bits de dados e aplique modulação a uma onda portadora de acordo com os bits é chamado de modulador. Um circuito de hardware que aceite uma onda modulada da portadora e recrie a seqüência de bit dos dados que foi usada para modular a portadora é chamado de demodulador. Assim, a transmissão dos dados através de uma longa distância requer um modulador em uma extremidade da linha de transmissão e um demodulador na outra extremidade. O modem é a junção de um modulador e demodulador em um único equipamento. Deste modo, um par de modems pode ser utilizado para as comunicações do tipo FULL-DUPLEX, permitindo que os dados fluam em ambas as direções ao mesmo tempo (com o modulador de um modem sendo conectado ao demodulador do outro e vice-versa). 27. Qual a diferença entre os MODEMs de dois fios e quatro fios (Comer 5.3 e 5.4)? Os modems de dois fios diferem dos modems de 4 fios nos seguintes aspectos: 1 – Os modems a quatro fios usa dois para de fios para a comunicação. Um para a transmissão de dados numa direção e outro na direção contrária. O modem a dois fios usa circuitos para juntar e separar os sinais nas extremidades da conexão. Embora enviem todos os dados por um único canal, um par de modems a dois fios oferece comunicação full duplex. Isto é, uma única conexão permite que os dados fluam em ambas as direções. 2 – Como os telefones convencionais também usam dois fios, além dos circuitos para envio de dados, um modem a dois fios contém circuitos que imitam um telefone – o modem pode simular o levantar do aparelho, a discagem ou o desligar (por isso, recebem a denominação de “dial-up”). Como não há sistemas telefônicos convencionais (discados) que operam a quatro fios, os modems a quatro fios normalmente conectam dois locais fixos (não têm a opção de “discar” para o destino desejado) e, por isso, são freqüentemente denominados de modems para conexão dedicada. 3 – Como o sistema telefônico foi projetado para carregar som, um modem a dois fios (dial-up) usa uma portadora que é um tom audível. Portanto, um modem dial-up contém circuitos para enviar e receber áudio sobre a linha telefônica. Como usam o mesmo meio para transmissão nas duas direções, o nível de ruído existente (cross-talk) é maior, por isso, apresentam taxas de comunicação menores. 28. Qual a diferença entre os MODEMs dedicados e discados (dial-up) (Comer 5.4 e 5.5)? Além dos circuitos adicionais necessários para a discagem, existentes nos modems discados. Nos transporte de dados via linha dedicada, os dados ficam disponíveis 24 horas por dia e não dependem da utilização do meio de transmissão de voz para que os dados possam ser recebidos (a comunicação está sempre estabelecida). Já por meio de comunicação dial-up, o modem atua como um telefone normal, sendo que utiliza o meio de transmissão de voz para transferência dos dados (para que a comunicação ocorra é necessário que seja estabelecida uma ligação). Por esta razão, a conexão dedicada normalmente recebe uma tarifação fixa mensal, ao passo que a conexão discada recebe uma tarifação que dependerá do tempo utilizado (como ocorre com os telefones convencionais). 29. O que é multiplexação (Comer 5.6 e 5.10)? Multiplexação é um processo que permite que dois ou mais sinais que possam ser transmitidas por um mesmo meio de comunicação sem interferência.
- 6. 30. Como funciona a multiplexação FDM (Comer 5.6 e 5.10)? A multplexação por divisão de freqüências (FDM) permite que múltiplos pares de remetentes e receptores comuniquem-se simultaneamente, através de um meio compartilhado. A portadora usada por cada par opera em uma freqüência única que não interfere com as outras. 31. Como funciona a multiplexação TDM (Comer 5.6 e 5.10)? Na multiplexação por divisão de tempo (TDM) ocorre a divisão do tempo de uso do meio compartilhado entre as fontes pertencente a uma rede. 32. Como funciona a multiplexação DWDM (Comer 5.8)? A multiplexação por divisão de onda (DWDM) opera enviando múltiplas ondas de luz de diferentes comprimentos de onda através de uma única fibra ótica, dividindo os sinais enviados em diferentes comprimentos de onda (como se fossem diferentes cores como azul, amarelo e vermelho). A reunião e a separação dos diferentes comprimentos de onda é feita com o uso de prismas e espelhos. Cada comprimento de onda funcionando como portadora para uma comunicação diferente. 33. Como funciona a comunicação em espalhamento espectral (spread spectrum) (Comer 5.9)? O spread spectrum é um método de transmissão no qual um transmissor envia o mesmo dado através de uma seqüência bem definida de freqüências portadoras. Para uma quantidade determinada de receptores que irão receber os sinais e estes serão verificados quanto à compatibilidade e integridade por um outro receptor que valida ou não uma determinada informação. É interessante, pois é menos suscetível a interferências e mais difícil para ser interceptado. 34. O que são pacotes de dados? Por que é conveniente que blocos de dados sejam divididos em pacotes para transmissão através de redes (Comer 6)? Pacotes são pequenas divisões de blocos de dados que podem ser transferidos através de uma rede. Cada pacote contém informações o suficiente para sua transferência através da rede até o seu destino final (tais como endereços de destino e origem e informações para verificação de integridade). Muitas vezes, um grande bloco de dados precisa ser dividido em pacotes para que possa ser transferido (o que envolve o uso de informações de controle de numeração e seqüência de pacotes para a remontagem correta do bloco de dados no destino). Esta divisão ocorre por conveniência de comunicação. Se uma comunicação envolve a transferência de um grande bloco de dados, esta transferência monopolizaria o uso dos meios de comunicação por grandes períodos de tempo. Ao se dividir os blocos em pacotes, pode-se alternar a transferência de pacotes de diferentes comunicações através de um meio de modo a permitir o compartilhamento deste meio por diversas comunicações simultâneas. 35. Quais os principais componentes de um pacote de dados (Comer 6)? Pacotes são padronizados de modo que transmissor e receptor possam se comunicar e ter a mesma interpretação das mensagens (frames) trocadas. Cada frame contém, tipicamente, uma marcação de início e final de frame (o que leva a esquemas de codificação que impedem a ocorrência de falsas marcações de final de frame), campos de endereço de destino e origem, informações de controle, os dados propriamente ditos e um campo contendo informações para verificação de erros no frame. 36. Por que o uso de conexão direta ponto-a-ponto (full-meshed) é inadequado para redes com grande número de equipamentos interligados (Comer 7.1 e 7.2)? Caso se desejasse estabelecer conexão entre “N” equipamentos através de uma rede de modo que todos os equipamentos estivessem conectados diretamente a todos os equipamentos (conexão “full-meshed”), seriam necessárias N x (N-1)/2 conexões. Esta quantidade de conexões cresce muito rapidamente com o crescimento de N (por isso, diz- se que este arranjo não é escalável, ou seja, apresenta dificuldades para crescimento). Por esta razão, ligam-se equipamentos em redes em arranjos (denominados topologias) de um modo em que há compartilhamento dos meios de comunicação.
- 7. 37. O que são redes locais (LANs) (Comer 7.3)? Redes Locais (Local Área Networks – LAN) são redes formadas por um conjunto de equipamentos conectados a pequena distância entre si. As características abaixo estão presentes em todas as redes locais: 1. Estruturação para trabalho em grupo cooperativo e compartilhamento de recursos. 2. Alta velocidade de comunicação (acima de 1MBps). 3. Propriedade da rede restrita à corporação dona dos equipamentos. 38. Descreva quais as características de uma rede conectada em estrela (Comer 7.5)? Em uma rede conectada em estrela, todos os equipamentos estão conectados a um nó central. Deste modo, qualquer comunicação entre um par de equipamentos é feita através deste nó central (ou seja, cada comunicação ocupa duas conexões). Uma rede que tenha “N” equipamentos requer “N” conexões. Uma falha individual de uma conexão pode afetar apenas o equipamento ligado através dela, mas uma falha no nó central afeta a toda rede. 39. Descreva quais as características de uma rede conectada em anel (Comer 7.5)? Em uma rede conectada em anel, cada equipamento está conectado ao equipamento anterior e ao seguinte em uma seqüência fechada formando um anel. Deste modo, uma comunicação entre um par de equipamentos é feita através dos equipamentos que estejam entre eles (ou seja, cada comunicação ocupa um número variável de conexões). Nestas redes, a comunicação pode ser unidirecional (por exemplo, no sentido horário) ou bidirecional (com a comunicação ocorrendo pela direção mais próxima do equipamento de destino). No caso de comunicação unidirecional, cada comunicação toma entre 1 e N-1 conexões (em média N/2). No caso de comunicação bidirecional, cada comunicação toma entre 1 e N/2 conexões (em média N/4). Uma rede que tenha “N” equipamentos requer “N” conexões. Uma falha individual de uma conexão pode afetar a comunicação em toda a rede separando os equipamentos em dois conjuntos (no caso de comunicação unidirecional).
- 8. 40. Descreva quais as características de uma rede conectada em barramento (Comer 7.5)? Em uma rede conectada em barramento, todos os equipamentos estão conectados a um meio compartilhado. Deste modo, uma comunicação entre um par de equipamentos é feita através deste meio. Neste caso, apenas uma comunicação de cada vez é possível. Nestas redes, toda comunicação toma entre 1 conexão. Uma rede que tenha “N” equipamentos requer “N” conexões. Uma falha individual de uma conexão pode afetar apenas o equipamento ligado através dela, mas uma falha no barramento pode afetar a comunicação em toda a rede separando os equipamentos em dois conjuntos (no caso de comunicação unidirecional). 41. Descreva qual o procedimento usado quando um equipamento deseja enviar um frame em rede ethernet (Comer 7.6 e material de sala de aula)? As redes ethernet são conectadas em barramento. Deste modo, todos os equipamentos estão conectados a um meio compartilhado e apenas uma comunicação de cada vez é possível. Deste modo, o acesso ao meio físico em ethernet é feito mediante o seguinte protocolo: 1. Uma estação que deseja enviar um frame aguarda até que o meio esteja desocupado. 2. No momento em que o meio estive desocupado, envia o frame, um bit de cada vez. 3. À medida que o frame vai sendo enviado, a estação monitora o meio, confirmando se o dado enviado corresponde ao presente no meio. 4. Se todos os bits monitorados no meio corresponderem aos bits do frame que se deseja transmitir até o término da transmissão o frame é considerado transmitido sem problemas. 5. Se, durante o processo de transmissão, ocorreu alguma diferença entre o bit transmitido e o valor obtido da monitoração do meio foi detectada uma colisão, ou seja, alguma outra estação está ocupando o meio neste mesmo instante, transmitindo outro frame. Nestas condições, ambos os frames são perdidos, por isso, a transmissão é interrompida. 6. Se esta for a primeira colisão para este frame, o equipamento sorteia um número aleatório e espera por um período de tempo proporcional a este número e depois retorna ao item 1. 7. Caso não seja a primeira colisão, o equipamento espera por um período de tempo correspondente ao dobro do que esperou na colisão anterior e depois retorna ao item 1. Pontos importantes a se notar: 1. O período de necessário para se enviar um frame não é previsível, ou seja, dependendo do número de colisões, pode tomar um tempo arbitrariamente grande. 2. As duplicações sucessivas que ocorrem no item 7 colaboram para que as estações reduzam o tráfego que produzem em condição de congestionamento. 3. As redes ethernet atualmente existentes operam em 10MBps, 100MBps (FastEthernet) e 1000MBps (GigabitEthernet).
- 9. 42. Descreva como os equipamentos estão conectados em uma rede token-ring que usa uma MAU (Comer 7.11 e material de sala de aula)? Em uma rede token-ring cada estação é conectada a suas duas são vizinhas em um anel unidirecional. Com o uso de uma MAU (Module Attachment Unit), estas duas conexões são feitas através de um único cabo ligado ä MAU (a topologia permanece logicamente em anel, mas fica fisicamente em estrela). 43. Descreva qual o procedimento usado quando um equipamento deseja enviar um frame em rede token-ring (Comer 7.11 e material de sala de aula)? As redes token-ring são conectadas em anel unidirecional. Nesta rede, apenas uma comunicação de cada vez é possível. Deste modo, o acesso ao meio físico em token-ring é feito mediante o seguinte protocolo: 1. Um frame especial, denominado token, fica circulando continuamente pela rede, passando de equipamento em equipamento. 2. Uma estação que deseja enviar um frame aguarda até que receba o token. 3. No momento em que obtém o token, substitui o token pelo frameque deseja enviar. 4. O frame passa por todos os equipamentos da rede (o que deve incluir o equipamento de destino). 5. Quando o frame retorna ao equipamento que enviou o frame, este remove o frame e reinsere o token no lugar. Pontos importantes a se notar: 1. O período de necessário para se enviar um frame é previsível, ou seja, há um tempo máximo abaixo do qual a comunicação ocorre. 2. Não ocorrem colisões neste tipo de rede. 3. As redes token-ring atualmente existentes operam em 4MBps (ieee 802.5) e 16MBps (IBM Token-ring). 4. Há estações especiais que monitoram se o token desapareceu além de um período máximo de tempo especificado e re-inserem o token nestes casos. 5. As redes token-ring usam dois endereços para broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF e C0:00:FF:FF:FF:FF. 44. Qual a função de uma estação monitora em uma rede token-ring (Comer 7.11 e material de sala de aula)? As estações monitoras em redes token-ring têm por finalidade monitorar os frames trafegando pela rede, de modo a: 1. Re-inserir o token. Caso o token seja perdido, após um período de tempo, a estação monitora o re-insere. 2. Remove frame não descartado. Caso um frame de dados dê uma segunda volta na rede, a estação monitora o remove e re-insere o token. 3. Remove token duplicado. Caso um frame de token apareça com uma freqüência maior que a esperada, a estação monitora o remove o token excedente. 45. Como são os componentes de um frame token-ring (Comer 7.11 e material de sala de aula)? Há dois tipos de frame em redes token-ring: 1. Os tokens. Formados por 3 bytes. O primeiro, um delimitado de início de frame, o segundo, um byte de controle e o terceiro, um delimitado de final de frame. 2. Os frames de dados. Formandos blocos de. O primeiro, um delimitado de início de frame, o segundo, um byte de controle, até 4.464 bytes de dados e, no final, um delimitado de final de frame. 46. Quais as características das redes FDDI (Comer 7.12)? As redes FFDI têm o mesmo protocolo de acesso que o das redes token-ring (também são conectadas em anel unidirecional). As principais diferenças entre estas redes são: 1. As redes FDDI usam duas fibras ópticas para cada conexão. Uma delas sempre ativa e outra como reserva (as redes token-ring usam pares metálicos). 2. Redes FDDI são tolerantes a falhas em links com o uso da segunda fibra óptica para restabelecer a conexão e fechar novamente o anel. 3. Redes FDDI são mais freqüentemente utilizadas em redes metropolitanas (redes token- ring são mais comuns em LANs). 4. As redes FDDI operam em 100MBps. 5. Os frames FDDI têm, no máximo, 4500 bytes.
- 10. 47. Como funciona uma rede FDDI caso haja uma falha de estação ou conexão (Comer 7.12)? As redes FDDI usam duas fibras ópticas para cada conexão. Uma delas sempre ativa e outra como reserva. Quando ocorre uma falha em uma rede FDDI em um link ou estação a estação imediatamente anterior e a estação a estação posterior passam a usar a segunda fibra óptica na direção contrária para restabelecer a conexão e fechar novamente o anel. 48. Explique o que é endereço físico de uma interface de rede (Comer 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 e 8.14 e material de sala de aula)? Endereço físico (também denominado de endereço MAC) é um valor de 48 bits usado para identificar uma interface ethernet (o endereço identifica cada interface – se um equipamento possui mais que uma interface cada uma delas terá um endereço distinto). Este endereço é programado em cada interface pelo seu fabricante. Os primeiros 24 bits são identificados para cada fabricante (não há dois fabricantes distintos que usem os mesmos valores para estes bits) e os demais 24 bits são personalizados pelo fabricante de modo que não há, no mundo todo, duas interfaces com o mesmo endereço físico (MAC). Normalmente apresentado em hexadecimal, o endereço MAC assume valores entre 00-00-00- 00-00-00 e FF-FF-FF-FF-FF-FF. 49. O que é comunicação em unicast (Comer 8.6 e material de sala de aula)? Comunicação em unicast ocorre entre dois equipamentos. Em uma rede ethernet, ocorre quando o endereço MAC de destino especifica uma estação. Todos os equipamentos recebem o frame, mas apenas aquele cujo endereço MAC corresponde ao do destino no frame captura o dado e o envia para o seu sistema operacional. A comunicação em unicast pode ser bidirecional. 50. O que é comunicação em broadcast (Comer 8.6 e material de sala de aula)? Comunicação em broadcast ocorre entre um equipamento e todos os demais. Em uma rede ethernet, ocorre quando o endereço MAC de destino especifica o endereço de broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF). Todos os equipamentos recebem o frame, capturam o dado e o envia para o seu sistema operacional. A comunicação em broadcast só pode ser unidirecional. 51. O que é comunicação em multicast (Comer 8.6 e material de sala de aula)? Comunicação em multicast ocorre entre um equipamento e um ou mais equipamentos que se habilitam para receber. Em uma rede ethernet, ocorre quando o endereço MAC de destino especifica um endereço de multicast (entre 00:00:5E:00:00:00 e 00:00:5E:7F:FF:FF). Todos os equipamentos que se configuram para receber no endereço específico, ao recebem frame, capturam o dado e o envia para o seu sistema operacional. A comunicação em multicast só pode ser unidirecional. 52. O que é o endereço físico de broadcast (Comer 8.6 e material de sala de aula)? Uma das combinações de endereço físico (ou MAC) é designada como endereço de broadcast e corresponde ao valor FF-FF-FF-FF-FF-FF. Qualquer mensagem enviada a este endereço, em um barramento ethernet, deve ser recebida e processada por todos os equipamentos ligados a este barramento. 53. Quais os componentes de um frame ethernet (Comer 8.9, 8.10 e material de sala de aula)? Componente Tamanho (bytes) Finalidade Preâmbulo 8 Marca o início do frame Endereço de Destino 6 Endereço MAC do equipamento de destino. Endereço de Origem 6 Endereço MAC do equipamento de origem. Tamanho 2 Tamanho da mensagem enviada. Dados 46 a 1500 Dados enviados. FCS 4 Bit para verificação da integridade do frame.
- 11. 54. Quais são os tipos de cabeamento usados em ethernet (Comer 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9 e material de sala de aula)? O cabo coaxial grosso (10Base5), o cabo coaxial fino (10Base2), o cabo de par trançado sem blindagem – UTP - (10BaseT) e o cabo de par trançado com blindagem – STP - (10BaseT). 55. Compare os tipos de cabeamento usados em ethernet (Comer 9.9 e material de sala de aula)? O cabo coaxial grosso (10Base5) é o de maior alcance (500 metros). Seu maior inconveniente é sua falta de flexibilidade o que torna sua instalação mais difícil. Seu maior uso é em cabeamento vertical (cabeamento que interliga diferentes andares em um prédio) devido à sua maior resistência mecânica. O cabo coaxial fino (10Base2) tem alcance de 185 metros. Sua maior flexibilidade permite uma instalação mais fácil que a do cabo coaxial grosso. Seu maior inconveniente reside no fato de que, como é mais frágil e apresenta duas conexões para cada equipamento instalado pode, no caso da falha de alguma conexão ou de um cabo partido, separar a rede em dois segmentos isolados um do outro. O cabo de par trançado sem blindagem – UTP - (10BaseT) tem alcance de 100 metros. É o cabeamento de menor custo. Sua flexibilidade permite instalação mais fácil que as de cabo coaxial. Por não dispor de malhas de blindagem, é mais suscetível a ruídos. Por esta razão são mais adequados para uso em escritórios (e menos recomendados para ambientes industriais). Como as redes de cabos de par trançado são interligadas em um ponto central (hub), quando ocorre uma falha em um cabo ou conexão, elas não apresentam o inconveniente de separar a rede em dois segmentos isolados um do outro (como ocorre nas redes de cabos coaxiais) sendo afetado apenas o equipamento ligado ao cabo mal conectado. O cabo de par trançado com blindagem – STP - (10BaseT) também tem alcance de 100 metros. Tem custo maior que o do UTP. Por dispor de malhas de blindagem, é menos suscetível a ruídos que o UTP. Por esta razão são mais adequados para ambientes industriais que o STP. 56. A topologia ethernet, que usa par trançado e hub, é em barramento ou estrela (Comer 9.10 e material de sala de aula)? Fisicamente, ela é em estrela, pois todos os equipamentos são ligados a um ponto central (hub) mas, logicamente, ela é em barramento pois toda comunicação é feita com o uso de um meio compartilhado. 57. Explique quando se usam cabos de pares trançados diretos e cruzados (Comer 9.10 e material de sala de aula)? Há dois tipos de equipamentos: os DTEs (equipamentos nas extremidades da comunicação como as estações, servidores e roteadores) e os DCEs (equipamentos em posição intermediária na comunicação como os hubs e switches). Nos equipamentos DTEs, o par identificado como Tx é uma saída, enquanto o par identificado como Rx é uma entrada. Já nos equipamentos DCEs, o par identificado como Tx é uma entrada, enquanto o par identificado como Rx é uma saída. Como os pontos identificados como Tx e RX nos conectores dos cabos estão na mesma posição (independentemente do equipamento conectado ser DCE ou DTE) e, ao conectarmos equipamentos, devemos ligar entradas com saídas ao ligarmos DTEs com DCEs, devemos usar cabos diretos. Pela mesma razão, ao conectarmos DCEs com DCEs ou DTEs com DTEs, devemos usar cabos cruzados.
- 12. 58. Como funcionam os repetidores (Comer 10.4)? Repetidores são equipamentos que conectam redes que, de outro modo, não poderiam ser ligada devido à atenuação que os dados sofreriam por causa do grande comprimento ou baixa qualidade dos cabos que impedem que estações distantes comuniquem-se entre si. Quando um repetidor recebe dados vindos de uma de suas interfaces conectada a uma rede, imediatamente regenera e amplifica estes dados e os insere nas demais redes ligadas a eles. O repetidor é um equipamento incapaz de analisar o conteúdo dos frames repassados entre as redes e, por esta razão, mesmo que algum frame esteja afetado de erro ou não se destine a alguma rede a ele ligado, ele é enviado para todas as demais interfaces. 59. Como funcionam as bridges (Comer 10.5)? Bridges são equipamentos que conectam redes. De modo semelhantes aos repetidores, as bridges regeneram e amplificam dados recebidos de uma rede em alguma das suas interfaces e os enviam para outras interfaces. Mas, de modo diferente dos repetidores, as bridges inserem os dados apenas na rede para onde este dado é destinado. Para isso, a bridge tenta “aprender” os endereços MAC das estações de cada rede de modo que, analisando que o endereço MAC de destino do dado possa decidir através de qual interface o dado será enviado. Deste modo, os tráfegos locais de cada rede permanecem separados, de modo que deixam de colidir entre si, caso ocorram simultaneamente. Por esta razão, se diz que as bridges separam domínios de colisão (cada rede ligada a cada interface forma um domínio de colisão separado). Por outro lado, tráfego destinado a endereços desconhecidos pela bridge, tráfegos de multicast (destinado a múltiplos destinos) e broadcast (destinado a todos destinos), quando recebidos pela bridge, são repassados por todas as suas interfaces para todas as redes a ela conectadas. Por esta razão, diz-se que as bridges não separam domínios de broadcast (todas as redes conectadas estão no mesmo domínio de broadcast). 60. O que ocorre com as bridges quando ocorrem situações de ciclo (Comer 10.11)? Como as bridges sempre repassam os frames de broadcast e com endereço MAC de destino desconhecidos para todas as redes a elas ligadas, em uma situação onde redes e bridges formam um ciclo (ou cadeia fechada) é possível que um frame produzido em uma rede seja repassado para todas as demais redes e re-inserida na rede onde este frame foi produzido de onde voltará a ser repassado para todas as redes. Nesta condição, o tráfego de frames cresce violentamente causando congestionamento e grave decréscimo no desempenho da rede (no caso do tráfego ser de broadcast esta situação afeta, inclusive, o desempenho dos servidores e estações ligadas na rede). Esta condição é conhecida como “broadcast storm”. Para preveni-la pode-se construir a rede sem ciclos (nem sempre possível ou desejável), usar bridges com limiar de broadcasts (que desativam interfaces por um período programado de tempo caso o número de broadcasts por unidade de tempo supere um certo limiar) ou que implementem o algoritmo de “spanning-tree”.
- 13. 61. Como funciona o algoritmo de Spanning Tree distribuído (Comer 10.12)? No algoritmo de spanning-tree distribuído, as bridges comunicam-se entre si trocando informações para que possam estabelecer uma rede de comunicações sem ciclos. O procedimento passa por duas etapas: a. Na primeira etapa é feita uma eleição para escolher uma bridge que fará o papel de raiz. Normalmente, nesta etapa procura-se eleger a bridge que fica mais no centro da topologia. Esta eleição pode ser feita mediante configuração de parâmetros das bridges (por exemplo, prioridade). b. Numa segunda etapa, são avaliadas todas as conexões entre as bridges. Aquelas que apresentam a menor distancia para a bridge raiz são mantidas ativadas, as demais são bloqueadas. Deste modo, se estabelece uma topologia de árvore onde todas as bridges estão interligadas na menor distância possível uma da outra e sem ciclos. Todas as demais conexões são mantidas em um estado bloqueado. As conexões mantidas bloqueadas podem vir a ser automaticamente reativadas em caso de falhas, o que é um comportamento desejável, pois proporciona tolerância à falhas na rede. 62. Como funcionam os switches (Comer 10.13)? Os switches apresentam as mesmas funcionalidades das bridges, ou seja, são capazes de “aprender” os endereços MAC dos equipamentos ligados a suas interfaces de modo a encaminhar os frames apenas para a interface que esteja ligada ao equipamento com o endereço MAC de destino desejado. Os switches são caracterizados por apresentarem todas as interfaces (ou sua maioria) do mesmo tipo e que são ligadas apenas a um equipamento (de modo semelhante aos hubs). Os switches podem configurar conjuntos de portas para comporem diferentes domínios de broadcast. Cada um destes conjuntos é denominado de VLAN. Assim, se uma porta recebe um frame de broadcast, este frame só é repassado para as portas da mesma VLAN. Com isso, é como se cada VLAN formasse um conjunto de equipamentos fisicamente isolado das demais VLANs. 63. Qual a diferença entre os diferentes modos de switching store-and-forward, cut-through e fragment-free (Comer 10.13)? Os switches encaminham os frames apenas para a interface que esteja ligada ao equipamento com o endereço MAC de destino desejado. Porém, diferentes modos de switching podem ser implementados. No store-and-forward, o frame é inteiramente recebido pelo switch e verificado antes de se iniciar seu envio. No cut-through, o frame começa a ser enviado tão logo seu endereço de destino é recebido. No fragment- free, o frame começa a ser enviado logo após o recebimento do 64o byte (após o qual, nenhuma colisão pode mais ocorrer).
- 14. 64. Qual a diferença entre os switches e os hubs (Comer 10.5)? Os switches e os hubs são semelhantes por apresentarem interfaces onde cada interface é ligada a apenas a um equipamento. Os equipamentos ligados através de um hub estão em um mesmo domínio de colisão, ou seja, a cada tentativa de inserir um frame no barramento, este equipamento está sujeito à colisão com outros equipamentos que também estejam ligados ao hub e tentem inserir frames neste mesmo barramento (por isso, diz-se que em conexões com hubs todas as estações ligadas as suas portas estão em um mesmo domínio de colisão). No caso de equipamentos ligados através de um switch, como o switch só envia o frame para a porta em que está o equipamento com o endereço MAC de destino desejado e, com isso, diferentes frames podem ser enviados simultaneamente para diferentes portas, estações ligadas em portas diferentes não estão sujeitas a colisões entre si (por isso, diz-se que em conexões com switches cada porta constitui-se em um domínio de colisão). Como os switches analisam o cabeçalho dos frames antes de encaminha-los, há uma latência entre o momento que um frame chega a uma interface e o momento em que começa a ser enviado por outra interface. Nos hubs não há esta latência. Como os switches apresentam uma latência entre o momento que um frame chega a uma interface e o momento em que começa a ser enviado por outra interface, isso pode ser usado para impedir que frames que colidiram (fragmentos) sejam repassados para outras interfaces. Nos hubs não há esta inteligência – os frames são sempre encaminhados para as outras interfaces. 65. O que é domínio de colisão (Comer 10.14)? Um domínio de colisão é um conjunto de equipamentos conectados em um barramento ethernet onde podem ocorrer colisões entre si. Estações conectadas através de um hub estão em um mesmo domínio de colisão. Estações conectadas através de um switch estão em domínios de colisão separados. 66. O que é domínio de broadcast (Comer 10.14)? Um domínio de broadcast é um conjunto de equipamentos conectados de tal modo que todo broadcast produzido por um destes equipamentos é recebido pro todos os demais. Todo domínio de colisão é um domínio de broadcast. Roteadores são equipamentos que fazem as fronteiras de domínios de broadcast (os roteadores não passam adiante pacotes de broadcast que recebem em suas interfaces – se isso ocorresse não haveria escalabilidade para as redes, pois o tráfego de rede devido ao broadcast cresceria muito rapidamente e inviabilizaria a conexão de uma quantidade muito grande de equipamentos). Em um switch com VLANs configuradas, cada VLAN individualmente constitui-se um em domínio de broadcast. O conteúdo para a prova intermediária abrange até o capítulo 10 do Comer. Boa sorte e boa prova. Estudem!