Lista01
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O documento fornece uma lista de exercícios com respostas sobre redes de computadores e comunicação de dados. As respostas descrevem os principais fatores que levaram à padronização do modelo OSI de protocolos de rede, as funções de cada camada do modelo OSI, e as diferenças entre transmissão serial e paralela.
Lista01
- 1. Exercícios Prof Hugo Santana Lista de Exercícios com Respostas 1) No desenvolvimento e aperfeiçoamento realizado em redes de computadores, quais foram os fatores que conduziram a interconexão de sistemas abertos e a necessidade de padronização do modelo hierárquico de protocolos? Por que sete níveis? R: - necessidade de viabilizar compartilhamento de recursos computacionais (hardware, software e dados) em sistemas heterogêneos; - permitir que redes diferentes, com serviços de transmissão diferentes e/ou com interfaces diferentes tenha interconexões entre elas; - substituir a utilização de conversores (que faziam a interconexão entre 2 sistemas) por serem lentos e inadequados ao nível de aplicação São sete camadas para poder agrupar suas funções e não criar camadas muito complexas para não dificultar sua descrição. 2) Descreva sucintamente a função de (ou o que é realizado em) cada uma das sete camadas (Física, Enlace, Redes, Transporte, Sessão, Apresentação e Aplicação) do modelo de referência OSI. R: - Física: permite o uso de vários meios físicos para interconexões com procedimentos de controle diferentes. Ex: placas de rede - Enlace: detectar e corrigir erros na camada física e fornecer a camada de rede a capacidade de estabelecer uma ou mais conexões de enlace de dados. Ex: CSMA/CD (Ethernet) - Rede: verifica congestionamento dos caminhos e roteamento dos pacotes. Ex: endereço IP - Transporte: fornecer o serviço de transferência de dados (fim-a-fim) entre entidades da camada de sessão. Ex: TCP - Sessão: organizar e sincronizar o diálogo e gerenciar a troca de dados entre entidades da camada de apresentação comunicantes. Ex: socket - Apresentação: fornece serviços para a camada de aplicação que interpretam a sintaxe dos dados trocados. Ex: criptografia - Aplicação: servir de janela entre usuários comunicantes no ambiente OSI, na qual ocorre a troca de informações 3) Na parte de gerência de comunicação de dados observamos dois aspectos importantes que são a avaliação de linhas multiponto (por intermédio de um analisador de protocolos) e obtenção dos parâmetros das linhas de comunicação (através da inclusão de funções de gerência de modems) . 3a) O que é um analisador de protocolos? R: É um hardware utilizado para visualizar o tráfego de uma rede. Conjugado a um software, pode-se obter as medidas de tempo e tráfego necessárias para calcular os índices de desempenho úteis á avaliação, além de possibilitar outras
- 2. informações que auxiliam o responsável pela rede a manter o bom andamento dos serviços 3b) Considerando uma linha multiponto ou ponto-a-ponto , onde devemos (entre que elementos) conectar o analisador de protocolos para monitorar e controlar o enlace? R: O analisador de protocolos deve ser conectado entre um equipamento terminal de dados e um equipamento de comunicação de dados. (estação de trabalho e um modem por exemplo). 4) Descreva sucintamente as atividades relacionadas ao projeto e desenvolvimento de protocolos (especificação informal, especificação formal, validação, verificação, implementação e teste) descrevendo as relações existentes entre estas atividades. R: - Especificação Informal: é feita através de linguagem natural, o que pode resultar em uma descrição incompleta e longa, não-consistente, de compreensão dúbia ou interpretações variadas. Complementa a especificação formal; - Especificação Formal: deve explicitar exatamente todas as condições que o protocolo deve satisfazer e nada mais. É utilizada na especificação do protocolo e de seus serviços. Para o protocolo utiliza as técnicas de modelos de transição, linguagens de programação e modelos mistos. Esta especificação serve como base para as demais etapas (validação, verificação, etc); - Validação: mostra que a especificação satisfaz as necessidades de comunicação (ex: vazão e tempo de resposta). Esta etapa pode incluir estudos de simulação, modelagem analítica, etc. que constituem a avaliação de desempenho do protocolo. A verificação faz parte desta etapa; - Verificação: determina certas características lógicas da especificação do protocolo que indicam se ela tem defeitos ou não (ex: deadlock). Suas operações consistem nas “manipulações” da especificação; - Implementação e teste: a implementação age de acordo com a especificação; já o teste é feito sobre a consistência da implementação. Utilizando especificação formal, pode-se ter a possibilidade da implementação automática (gerar programas executáveis a partir da especificação) e de geração automática de testes (automaticamente obtidos da especificação). 5) Quais as diferenças entre transmissão serial e paralela? E entre transmissão serial síncrona e assíncrona? Serial: a transmissão de bits de caracter é um de cada vez Vantagem: + barata e para longas distâncias Desvantagem: ter de paralisar a comunicação para o receptor Paralela: a transmissão de bits de caracter é todos de uma vez Vantagem: terminal + barato Desvantagem: custo da linha + caro e para pequenas distâncias Assíncrona: é composta por start – informação – stop. Vantagem: transmissão dos caracteres irregularmente espaçados no tempo Desvantagem: boa parte da transmissão não transporta informação útil
- 3. Síncrona: os conjuntos de caracteres são divididos em blocos de comprimento variável, sendo seus bits transmitidos em seqüência sem elementos entre eles Vantagem: utilização + eficiente da linha e melhor proteção contra erros Desvantagem: se ocorrer erro na transmissão todo bloco é perdido e a necessidade de buffers para receber os dados 6) O que é um modem? Quais as diferenças entre transmissão digital e analógica? R: Modem: dispositivo que realiza a adequação dos sinais binários ao canal de transmissão, servindo de interface entre este canal e o terminal de dados. - Transmissão Analógica: os sinais elétricos variam continuamente entre todos os valores possíveis - Transmissão Digital: sinais elétricos possuem 2 valores ou uma gama discreta de valores 7) Quais as diferenças entre velocidade de sinal (bits/s) e velocidade de modulação (baud)? R: Velocidade de sinal: velocidade em que um sinal binário é transmitido (bit/s) Velocidade de modulação: tamanho da faixa de passagem mínima p/ a transmissão do sinal ou seqüência de sinais. 8) Qual é a relação entre os componentes de um modelo completo de um sistema de comunicações? R: Fonte -> codificador -> emissor -> meio -> receptor -> decodificador -> destinatário Sendo no meio presente o ruído e o emissor mais o meio e o receptor formam o canal de comunicação. 9) Em relação as características de um canal, defina operação simplex, half- duplex e full-duplex. R: Simplex: a informação é apenas transmitida em um sentido Half-Duplex: a informação é transmitida em ambos os sentidos de modo alternado Full-Duplex: a informação é transmitida em ambos os sentidos simultaneamente. 10) Quais as topologias de redes locais existentes? R: Topologia em anel, Topologia em estrela, Topologia em barramento. 11) Comente o protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection). R: É um protocolo que segue o padrão IEEE802.3 e é utilizado na rede Ethernet (camada 2), Neste protocolo cada interface verifica se existem dados sendo transmitidos na rede antes de enviar seus dados e apenas os transmitem quando o meio estiver livre. Quando duas máquinas enviam ao mesmo tempo ocorre uma colisão. Este é detectado quando os dados recebidos por uma interface são os mesmos que são enviados por esta. Antes de retransmitir, as interfaces
- 4. envolvidas aguardam um intervalo de tempo, que pode ser dobrado a cada colisão de um mesmo pacote. 12) No protocolo de nível 1, nas fases de uma ligação de comunicação, há trocas de sinais que não representam a transmissão efetiva de dados entre terminais e modems. Comente as trocas de sinais que ocorrem em uma ligação ponto-a- ponto associados aos pinos 20, 6, 4, 5 e 8 do RS232-C. R: Pino 20 – DTR - Obriga ao modem a conectar-se na linha. - É enviado do terminal ao modem Pino 6 – DSR - Indica que modem está pronto - É enviado do modem ao terminal Pino 4 – RTS - Indica ao modem que o terminal está pronto e obriga o modem a colocar-se em posição de transmissão. Pino 5 – CTSC - Indica que o modem está apto a iniciar a transmissão Pino 8 DCD - Indica que o modem está recebendo um sinal aceitável 13) Comente sobre o histórico e a evolução das redes de comunicação de dados e das redes de computadores. R: Computação: 1642 – Calculadora Mecânica (Pascal) 1830 – Máquina Analítica (Babbage) 1940 – Computador Eletrônico (Turing, Shannon e Newmann) 1960 – Transistores 1983 – PC/XT (IBM) Comunicação de dados 1844 – Telégrafo 1860 – Transmissão de 15bits/s com telégrafo 1940/50 – computadores com interfaces p/ terminais, modens e linhas Analógicas 1960 – Surge a ARPANET 1973 – Ethernet (Xerox) 1980 – Internet 14) É possível ocorrer comunicação full-duplex a dois fios? Como? R: Sim, se for utilizadas freqüências diferentes para transmissão da informação. 15) Um modem converte um sinal de 7200 bit/s num sinal TRIBIT. Quantos BAUD tem a saída do modem? Qual a freqüência da fundamental desta saída? Este sinal é apropriado para ser transmitido em um canal telefônico? Por que? R: 2400baud, freqüência = 1200Hz Sim, o canal telefônico tem faixa de passagem de até 3100hz e de até 2400baud
- 5. 16) O que é chaveamento de pacotes e de circuitos? Comente as vantagens e desvantagens de cada tipo de chaveamento. R: Nas redes de comutação de circuitos, um caminho fixo é estabelecido ao se efetuar a conexão entre as entidades comunicantes. Além disto, após ser feita a alocação de banda e demais recursos da rede, esta fica dedicada somente àquela conexão, sem compartilhamento. Ganha-se, portanto, uma garantia de Qualidade de Serviço (QoS), conforme desejado. Entretanto, perde-se em eficiência no uso dos recursos da rede, já que mesmo que não se transmita nada na banda alocada, ele se encontrará inutilizada, por não haver compartilhamento de recursos. Nas redes de chaveamento de pacotes o tráfego é dividido em pequenas partes, chamadas pacotes que são multiplexadas em conexões de alta capacidade, sua principal vantagem é o compartilhamento dos recursos entre diversos usuários que desejem transmitir. Além disto, estas redes não alocam um caminho dedicado a uma conexão. Com isto, pacotes diferentes de um mesmo usuário podem ser transmitidos por rotas diferentes. O desempenho degrada quando ocorre congestionamento. 17) Quais as características das tecnologias de rede WAN, MAN e LAN? R: As redes de longa distância (WANs e MANs) possibilitam a comunicação entre grandes distâncias, não impondo limite na extensão. Geralmente operam a velocidades mais lentas que as redes locais e necessitam de um retardo de transmissão maior entre as conexões. A velocidade de uma rede de longa distância varia entre 56kbps até 155Mbps. As redes locais (LANs) possuem uma velocidade de conexão entre computadores bem mais rápida, mas deixam a desejar na capacidade de operar em longas distâncias. A velocidade varia entre 10Mbps e 2Gbps 18) Quais são as características da Ethernet? R: Ethernet - Tecnologia de barramento de difusão de 10/100Mbps com método de entrega sem garantia e controle de acesso distribuído. É barramento porque todas as estações compartilham um único canal de comunicação, é de difusão porque todos os transceptores recebem cada uma das transmissões. O controle de acesso é distribuído porque não existe nenhuma autoridade central para permitir acesso ao meio. É usado o CSMA/CD. 19) Qual o formato do frame Ethernet ? Como este formato de frame está associado à determinação do endereço físico. R: Frame Ethernet Preâmbulo Endereço Endereço Tipo de Frame de CRC destino Origem Frame dados 64 bits 48 bits 48 bits 16 bits 368- 32 bits 12000bits Os endereços baseados no padrão Ethernet são longos (48 bits) , fixos e a resolução de endereços é difícil. Endereço MAC
- 6. 20) Como ocorre a resolução de endereço Internet na Ethernet? R: A resolução de endereços Internet na Ethernet é feita via protocolo ARP (Address Resolution Protocol) através de “vinculação dinâmica”. Quando um host “A” quer descobrir o endereço físico da máquina “B” ele faz uma transmissão para todos (broadcast) de um pacote especial chamado difusão. Este pacote pede que o host com o endereço IP transmitido responda com seu endereço físico. Este host envia então, uma resposta ao host requisitante. 21) Conceitue congestionamento e roteamento em uma rede de pacotes? R: Congestionamento - Quando estão presentes pacotes em excesso em uma (parte de) sub rede, e o desempenho tende a se degradar; Roteamento - indicação do caminho dos pacotes desde a máquina de origem até a máquina de destino. Decisão sobre qual linha de saída um pacote que chega deve ser transmitido. 22) Quais são os objetivos da camada de transporte? R: - Propiciar o transporte de dados entre processos de usuários que rodam em sistemas interconectados; - Tornar o transporte de dados confiável e eficiente; - Melhorar a qualidade dos serviços de rede, a fim de atender as necessidades e requisitos da camada de sessão. Para isto tem as funções de estabelecimento de conexão, endereçamento, seqüencialização, recuperação de erros e falhas, multiplexação, controle de fluxo, gerência de buffer e sincronização. 23) Quais as seqüências da invocação de primitivas para o estabelecimento “bem e mal sucedido” de uma conexão de transporte? R: bem sucedido: - T-ConnectRequest - T-ConnectIndication - T-ConnectResponse - T-ConnectConfirmation Mal sucedido - T-ConnectRequest - T-ConnectIndication - T-DisconnectRequest - T-DisconnectIndication 24) Comente como a camada de sessão através do “protocolo de sessão” interage com a camada superior e inferior a ela? R: A entidade de sessão comporta-se como uma máquina de estado finita. Através de um ASAP (Aplication Service Access Point), são recebidos os dados de um usuário do serviço de sessão, os quais são estruturados de acordo com o protocolo de sessão definido pela ISO, e enviados na forma de SPDUs a entidade de sessão par, usando os serviços providos pelo nível de transporte ao qual são entregues os TSDUs (Transport Service Data Units).
- 7. A interação de uma máquina provedora de serviço de sessão com o usuário do serviço de sessão se dá por meio de primitivas do serviço de sessão (S- CONNECT request, S-DATA indication, etc). Com o serviço de transporte por ela usado também se dá por meio de primitivas, mas usando as primitivas do serviço de transporte de quem a entidade de sessão é usuária (T-CONNECT request, T-DATA request, T-DISCONECT request, T- DATA indication, etc). 25) Quais são os objetivos e os elementos da camada de apresentação? R: A camada de apresentação trata de todos os problemas relacionados com a representação de dados transmitidos, incluindo a conversão, a criptografia e a compressão. A camada de apresentação se relaciona com a preservação do significado das informações transportadas desde a origem até o destino. Os elementos de concepção da camada de apresentação são: - Representação dos dados - Compressão dos dados - Segurança e confidencialidade (criptografia) - Primitivas de serviço de apresentação 26) Comente sobre os serviços de segurança e compressão de dados oferecidos pela camada de apresentação. R: Serviços de Segurança - São feitos basicamente através de criptografia. A criptografia fim a fim, feita em uma das camadas superiores é a solução preferida. Inserida na camada de apresentação, apenas as estruturas de dados ou campos que exigem a criptografia vem a sofrer o overhead devida a ela. Compressão de Dados - O custo de utilização de uma rede depende da quantidade de dados enviados. O débito final pode ser reduzido pela compressão dos dados antes de sua transmissão e está estreitamente relacionada com sua representação. Existem várias técnicas de compressão de dados como Codificação de um Conjunto de Símbolos Igualmente Prováveis, Codificação Dependente da Freqüência ou Codificação Dependente do Contexto. 27) Quais são as vantagens do uso de ASN-1 na camada de apresentação? R: ASN.1 é um método formal para a descrição das estruturas de dados. Quando uma aplicação deseja transmitir uma estrutura de dados, ele passa essa estrutura para a camada de apresentação juntamente com seu nome em ASN.1. A camada de apresentação, usando a definição de ASN-1, sabe quais os tipos e tamanho dos campos e, portanto, conhece a forma de codificá-los para transmissão. Dessa forma, a camada de apresentação pode fazer quaisquer convenções necessárias, a partir do formato externo da linha para o formato interno da máquina receptora. Outra vantagem é que com n diferentes tipos equipamentos de rede, deveriam ser escritas n*(n-1) rotinas de conversão diferentes, em lugar de apenas 2*n no caso da conversão de para ASN.1. 28) Explique como pode ser resolvido o problema de transferência de dados entre um microcomputador PC (Intel 386) e um microcomputador Macintosh (Motorola 68030), considerando a camada de apresentação? R: Computadores diferentes inevitavelmente possuem representações internas diferentes para os dados. Os chips Intel 386 numeram seus bytes da direita para
- 8. a esquerda, enquanto o 68030 da Motorola numera seus dados da esquerda para a direita. É função da camada de apresentação codificar a estrutura de dados interna do equipamento transmissor para um fluxo de bits adequado a transmissão, e depois decodificá-los na representação exigida no destino. Especificamente para o problema acima, uma forma seria fazer com que cada tipo de dado seja auto-identificado na linha. Cada campo da estrutura de dados é representado por um tipo, um tamanho e um valor, convencionando-se que o os bytes de mais alta ordem são transmitidos antes., Dessa forma é simples para o receptor identificar quais palavras devem ser invertidas. 29) Quais são os objetivos da camada de aplicação? R: O propósito da camada de aplicação é servir de “janela” entre usuários comunicantes no ambiente OSI. Ela lida com gerenciamento de conexões e concorrência. 30) Comente sobre a função de processos e entidades da camada de aplicação? R: O processo de aplicação é responsável pelo funcionamento das aplicações distribuídas. A entidade de aplicação é a parte responsável do processo por gerar comunicações. 31) Como funcionam as redes ATM? R: As redes ATM funcionam baseadas em técnicas de transferência de pacotes de tamanho fixo chamado células e estruturado segundo conexões de canais e rotas virtuais (VCs e VPs) que podem ser multiplexadas de forma dinâmica num mesmo meio físico. O fluxo de informação pode ser de banda variável de forma integrada em um mesmo enlace físico para diferentes tipos de tráfego com voz, dados, imagens, etc. 32) O que são caminhos e canais virtuais em redes ATM? R: Canais Virtuais - é um canal lógico entre dois usuários finais ATM e é usada para transportar células. Caminho Virtual - é um grupo de canais virtuais. Cada canal virtual é associado a um caminho virtual. Múltiplos canais virtuais podem ser associados com um mesmo caminho virtual. 33) O que SLA e para que serve? R: SLA ou Acordo de Nível de Serviço serve para garantir que quem está contratando os serviços de gerência terá seus requisitos atendidos. 34) Que fatores limitam a velocidade e distância em redes locais? R: Surgem das limitações do “driver” de corrente e da carga da saída receptora da rede.
- 9. 35) Fale sobre algumas propriedades indesejáveis presentes na tecnologia original da Ethernet e as soluções encontradas. R: Devido ao transceptor possuir componentes eletrônicos, seu custo não é baixo, além disso, já que os transceptores são localizados no cabo, e não nos computadores, o acesso a eles torna-se difícil, bem como sua substituição, o cabo coaxial que forma o ether também pode ser de difícil instalação, para solucionar estes problemas surgiram a Ethernet de fio fino, Ethernet de pares trançados. 36) O que é a Ethernet de pares trançados? Quais suas vantagens? R: Tecnologia que surgiu para eliminar a necessidade da proteção elétrica de um cabo coaxial, ela permite que um computador acesse uma rede Ethernet utilizando um par de fios de cobre normais sem proteção semelhantes aos utilizados para telefone. Vantagens: - Redução de custos; - Oferece proteção aos outros usuários no caso de um usuário desconectar seu terminal. 37) O que é FDDI? Como funciona? Quais as suas vantagens em relação às outras tecnologias de redes como a Ethernet? R: A FDDI é uma conhecida tecnologia de rede que opera em pequenas áreas geográficas e oferece uma largura de banda maior do que a Ethernet. E se funcionamento consiste em converter os sinais elétricos em feixes luminosos que serão transmitidos por fibras de vidro. - Maior largura de banda do que a Ethernet - Utiliza fibras de vidro para transportar os sinais elétricos que são convertidos em feixes de luz. 38) Quais as características de uma rede FDDI? R: - Rede token ring de 100 mbps. - Dotada de recurso de auto-reparo. - É uma rede em anel porque forma um círculo fechado, iniciando em um computador, passando por todos os outros, e novamente retornando ao computador de origem. - 39) O quê o protocolo de sessão definido pela ISO especifica? R: - Os procedimentos para transferir dados e informação de controle entre duas entidades de sessão pares; - Os meios para selecionar as unidades funcionais a serem usadas pelas entidades de sessão; - A estrutura e codificação das unidades de dados do protocolo de sessão usados para transferência de dados e informação de controle.