Redes-para-Automacao.pdf

Rede de Computadores para Automação Industrial Engenharia Elétrica - 10o período Hélio Marques Sobrinho [email protected]

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Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Horários das aulas ●

Segundas –

●

20:50 às 22:30

Terças –

19:00 às 20:40


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Bibliografia ●

Referências Computer Networks ●

–

Andrew S. Tanenbaum

Redes de computadores: Das LANs, MANs, WANs às redes ATM ●

Luiz Fernando Gomes Soares et alii.

Redes Industriais para Automação Industrial ●

–

Alexandre Baratella Lugli e Max Mauro Dias Santos

Redes Industriais ●

Pedro Urbano Braga de Albuquerque

E muito mais ! ●

A Internet !


Vejam: http://bookboon.com 3 / 261

Programa ●

Introdução Sistemas industriais e redes de comunicação Redes de computadores ●

●

Arquiteturas e topologias ● Modelo ISO/OSI ● Classificação Redes industriais ●

●

●

Redes de campo e de supervisão

●

Sistemas de gerência


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Introdução ●

Sistemas industriais Revolução Industrial (1760 – 1820/1840) – Artesanato Máquinas Automação industrial ●

●

–

Maior eficiência

–

Menor consumo de energia, matéria primas, …

–

Menor emissão de resíduos

–

Melhor condição de segurança

–

Redução de esforço / interferência humana

–

...


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Exemplos ●

Indústria automobilística –

●

Indústria química –

●

Corte da madeira, branqueamento, corte, embalagem, ...

Indústria de embalagens –

●

Britagem, pelotização, carregamento, ...

Indústria de papel e celulose –

●

Manipulação de materiais nocivos, Dosagem, controle de pH, ...

Indústria de mineração –

●

Estamparia, soldagem, pintura, ...

Corte, montagem. Etiquetagem, embalagem

...


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Visão geral

Computer Network

Enterprise Network


Human Network

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Visão técnica

Operação

Projeto da planta

Rede de Instrumentação


Internet

Manutenção

Gerência

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Níveis de abstração do problema Geração de Infomação estratégica Visualização, Configuração, variáveis Tecnologias e protocolos de comunicação Algoritmos, PID, Relés, fuzzy, ... Sensores, transdutores, acionadores, ... Motores, robôs, caldeiras, ...


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Níveis de tecnologia Gerenciamento Controle supervisório Alarme e intertravamento Controle regulatório

Sensores e atuadores


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Topologia básica Base de dados

Supervisor

Rede de comunicação de dados Controlador Controladorlocal local1 1 Condicionamento de sinais

sensores

atuadores

Processo físico

Controlador local 2

Controlador local n

Condicionamento de sinais

Condicionamento de sinais

sensores

atuadores

Processo físico


...

sensores

atuadores

Processo físico

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Tendência Supervisor

Base de dados

Gerência de Informação

?

Rede de comunicação e supervisão

Gateway Rede de campo

Dispositivo

Dispositivo

Dispositivo


...

Dispositivo

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Novas abordagens para os níveis de abstração


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Em 3 camadas Gerenciamento integrado. Sistema de ERP. Banco de dados relacionais. Controle de processo: Contínuo e Batch, Diagnóstico.

Controle lógico: discreto e analógico. Variáveis do processo. Diagnóstico


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Características principais Usuário primário Informação

Automação e Controle

Dispositivos

Tamanho Volume da rede dos dados

Tempo de resposta

Custo

Gestores Grande Muito alto Troca de dados Histórico Operação Moderado Alto Manutenção ponto a ponto E/S remotas Moderado Moderado Dispositivos inteligentes

Moderado

Alto a moderado

Rápido

Baixo

Muito rápido

Baixo

Muito rápido

Baixo

Manutenção FIação

Pequena

Baixo

: focos primários Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Visão geral Monitora ou acionar dispositivosos físicos remotamente


Controle e monitoramento

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Desafios da Automação Industrial ●

Redes determinísticas e tolerante a falhas

●

Interoperabilidade

●

Algoritmos de controle eficientes

●

Algoritmos de detecção e previsão de falhas

●

Sistemas de gerência de informação

●

Minimização de custos de instalação e operação

●

Escalabilidade


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Interferência Interferências gerada por sinais de alta frequência


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Interferência Interferências gerada por sinais de alta frequência


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Detecção de erros digitais Segurança e Privacidade

Parity Checksum MD5sum SHA-0 SHA-1 SHA-2 SHA-3 SHA-256 SHA-384 SHA-512 ... MD : Message Digest SHA : Secure Hash Algorithm


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Paridade


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Exemplos ●

●

Texto “The quick brown fox jumps over the lazy dog” MD5: 37c4b87edffc5d198ff5a185cee7ee09

●

SHA1: be417768b5c3c5c1d9bcb2e7c119196dd76b5570

●

SHA-256: c03905fcdab297513a620ec81ed46ca44ddb62d41cbbd83eb4a5a3592be26a 69

●

SHA-512 a12ac6bdd854ac30c5cc5b576e1ee2c060c0d8c2bec8797423d7119aa2b962f 7f30ce2e39879cbff0109c8f0a3fd9389a369daae45df7d7b286d7d98272dc5b1


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Redes industriais RTU Serial Modbus Hart

ASCII

Ethernet Modbus/TCP

AS-i Programa

CAN DP Profibus PA Foundation Fieldbus Ethernet industrial


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Alguns protocolos Sigla

Significado

RTU

Remote Terminal Unit

TCP

Transmission Control Protocol

Hart

Highway Addressable Remote Transduce Protocol

AS-i

Actuator-Sensor-Interface

CAN

Controller Area Network

DP

Decentralized Peripheral

PA

Process Automation


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Redes industriais Barramento serial Definição

Digital Multiponto Bidirecional Full duplex

Redes Industriais

Equipamentos de Supervisão

Comunicação

Controle industrial

Instrumentação


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Redes industriais Entre pontos

Objetivo: Transferir informação Entre sistemas Redes Industriais

Temperatura Pressão Produtividade

Informações: Variáveis de processo

Consumo de energia Pass Transp/h Peças produzidas


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Variáveis do processo Refinarias Indústrias Processos Variáveis de Processo

Açucar e Álcool Papel e Celulose Petroquímica

Contínuo

Automobilística Indústrias Manufatura

Metalúrgicas Metroferroviárias


Discreto

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Histórico Anos 40: Sinais de pressão 3 ~ 15 psi

Contínuo

Anos 60 : Sinais elétricos 4 ~20 mA Anos 70 : Computador e Controle central

Histórico Sensores inteligentes Anos 80 : Controle digital Ano 2000 : IEC 61158 - 8 protocolos

Discreto Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Histórico Pneumática

1940

1960

Analógica

1980


Fieldbus

Digital

2000

Tempo

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Sistemas centralizados / distribuídos Sistemas Centralizados Controlador

E/S

E/S

E/S

Barramento de Campo Controlador

E/S

E/S E/S E/S E/S


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Barramento de campo distribuído Controlador

E/S E/S

Controlador

E/S

E/S

E/S

Monitoramento

E/S


E/S

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Sistema de controle distribuído E/S

Controlador E/S

E/S

E/S E/S E/S

Controlador

Controlador

GTW

Controlador Monitoramento E/S

E/S


GTW

Monitoramento

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Redes industriais Custo de fiação Redução Custo de instalação

Vantagens De Redes industriais

Configuração Acesso remoto Diagnóstico

Autodiagnóstico Dispositivos mais inteligentes Novas funcionalidades


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Pirâmide de Automação N5

Gerenciamento Corporativo

N4

Gerenciamento da planta

N3

Supervisão

N2

Controle

N1

Dispositivos de campo

Planta : Processo controlado


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Pirâmide de Automação Gerenciamento Corporativo Gerenciamento da planta

ERP N5 N4

MPS MPRII MES PIMS SCADA HMI

N3: Supervisão N2: Controle

PLC DCS CNC SoftPLC

N1 : Dispositivos de campo

Planta : Processo controlado


Sensores e Atuadores

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Siglas Sigla

Significado

ERP

Entreprise Resource Planning

MPS

Manufacturing Procedure Specification

MRPII

Manufacturing Resource Planning II

MES

Manufacturing Execution System

PIMS

Process Information Management System

SCADA

Supervisory Control And Data Acquisition

HMI

Human Machine Interface

PLC

Programmable Logic Controller

SDCD

Sistema Digital de Controle Distribuído

DCS

Distributed Control System

CNC

Computer Numerical Control

SoftPLC

Software PLC


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Tipos de Redes de campo Controle De Processo

Ethernet FieldBus DeviceBus

Controle Lógico

SensorBus

Equipamentos simples Bit Byte Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

Equipamentos complexos Bloco 37 / 261

SensorBus Interligar sensores e atuadores discretos Bits Tempo de resposta : ms SensorBus Distância : < 200 m

AS-interface AS-i

Exemplos CAN


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DeviceBus Interligar dispositivos genéricos Bytes

DeviceBus

Tempo de resposta : dezenas de ms Distância : milhares de metros

Profibus-DP Exemplos DeviceNet


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FieldBus Interligar instrumentação analógica Mensagens

FieldBus

Tempo de resposta : centenas de ms Distância : < 10 km

Profibus-PA Exemplos Foundation FieldBus-H1 Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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DataBus Interligar redes corporativas Arquivos

DataBus

Tempo de resposta : segundos

Distância : dezenas de km

Exemplos


Ethernet TCP/IP

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Exemplo de Arquitetura MES

MRPII

PIMS

ERP

Servidor SCADA

Histórico

Cliente SCADA

Robô CNC

Cliente SCADA

CLP

CNC GTW


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Comunicação ●

Paralela ●

●

Vários bits simultaneamente

Serial ●

Um bit de cada vez


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Transmissão –

Half duplex ●

Transmissão em uma direção de cada vez

ou

–

Full duplex ●

Transmissão simultânea


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Loop de corrente ● ●

20 mA Half duplex


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RS-232 / RS-232C ● ●

Protocolo serial Arquitetura master/slave –

● ●

Mínimo de 3 fios: Rx, Tx, Sgnd

Conectores DB9 e DB25 -15V a 3V e +3 a +15V bit0

bit1

bit2


bit3

bit4

bit5

bit6

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RS-232C


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Parâmetros de configuração ●

Número de bits –

●

Velocidade –

●

75, 150, 300, 600, 1200, 2400, 9600, 19200, ...

Paridade –

●

5, 6, 7, 8, ...

Nenhuma, Par, Impar

→None, Even, Odd

Notação: bps / bits – parity - stop ●

9600/8-E-1 –

9600 bps, 8 bits, Even parity, 1 stop


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RS-232C - DB9


49 / 261

RS-232C - DB9


50 / 261

RS-232C - DB25


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Protocolo Serial – RS 485 –

RS-485 ● ●

3 fios Diferencial


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Rede em anel com RS-232


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UART Universal asynchronous receiver/transmitter


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USART Universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter


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DSP – Digital Signal Processors


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Redes de computadores ●

Rede de computadores ●

●

Interligação dispositivos computacionais

Motivação ●

Compartilhamento de elementos computacionais –

●

internet –

Interconexão de redes ●

●

Processamento, Memória, Dispositivos e Informação

Como os elementos estão conectados

Arquitetura ●

Projeto da rede e seus componentes


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Classificação de Redes –

Escala ● LAN - Local Area Networks ● MAN - Metropolitan Area Networks ● WAN - Wide Area Networks

–

Escopo ● WLAN - Wireless Local Area Network ● SAN – Storage Area Network ● Server Area Network ● DAN - Desk Area Network ● PAN - Person Area Network ● CAN - Campus Area Network ● ...


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Topologias


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Arquitetura ●

Tipo de rede ● ●

●

Com fio (coaxial, UTP, fibra óptica, ...) Sem fio (RF)

Elementos de conexão/comunicação ●

Hubs, switches, modems, roteadores, antenas, …


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Coaxial fino

Terminador


Conector coaxial

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Rede com cabo coaxial fino


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Coaxial grosso


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Conectores vampiro


64 / 261

Conector vampiro


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Rede com UTP/STP


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Conectores e fiação

RJ11 Telefonia

RJ45 Redes Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Conectores RJ45 pushdown


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Cabos ScTP

Conector RJ45 STP


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IP68 RJ45 – uso militar e industrial


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Cabos STP, ScTP e UTP


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Ferramentas para montagem

Coaxial stripper

Alicate de corte de precisão Push down Crimper Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Ferramentas de testes

Testador de cabos


Pentascanner

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Categorias CAT-3 ●

Uso em conexão telefônica


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Categorias dos cabos Ethernet Categoria Cat 5

Capacidade de Transmissao do Sinal Ethernet Fast Ethernet 10 / 100 Mbps Segmento limitado a 100 m

Ethernet Cat 5e Fast Ethernet (melhorada) Ethernet Gigabit (curta distância) 10 / 100/1000 Mbps Segmento limitado a 100 m


Usos Típicos Residências Escritórios caseiros Pequenos escritórios

Residências Pequenos escritórios Consoles de jogos Redes de computadores

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Categorias dos cabos Ethernet Categoria

Capacidade de Transmissao do Sinal

Cat 6

Ethernet Fast Ethernet Ethernet 1 Gigabit (consistente) Segmento limitado a 100 m

Redes amplas Data centers Escritórios Redes certificadas Cat6

Ethernet Fast Ethernet Ethernet 10 Gigabits Segmento limitado a 100 m

Grandes datacenters Grandes escritórios Server farms Equipamentos futuros

Cat 6a (ampliada)


Usos Típicos

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Cat 7


Redes amplas Data centers Escritórios Redes certificadas Cat7

Ethernet Fast Ethernet Ethernet 40 Gigabits → Segmento limitado a 50 m Ethernet 100 Gigabits → Segmento limitado a 15 m


Cat 7a (ampliada)


Usos Típicos

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Usos Típicos

Cat 8




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Múltiplas velocidades


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Fibra óptica


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Fibra óptica


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Rede com fibra óptica


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FDDI - Fiber Distributed Data Interface ●

Basead em Token ring

●

100 Mbps

●

200 km


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Redes sem fio ●

Wireless – IEEE 802.11 –

80211a, 80211b, 80211g, 80211n, ...

–

WiFi, Wi-max, Bluetooth

–

Rádios e antenas


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Interferências


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Interferências


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Interferências


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Frequências livres Unlicensed National Information Infrastructure –

Não há necessidade de registro ●

–

Brasil: Anatel

Bandas ●

900 Mhz –

●

2400 MHz –

●

902 to 928 MHz; 2,400 to 2,483.5 MHz

5 GHz – – – –

5,725 to 5,850 MHz 5,150 to 5,250 MHz 5,250 to 5,350 MHz 5,725 to 5,825 MHz


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Frequências livres –

Características ●

900 MHz – – –

●

2.4 GHz – – –

●

Até 3 Mbps Sem necessidade de linha de visada Não é afetada pelas condições meteorológicas Até 11 Mbps Requer visada para longas distâncias ( centenas de metros) Não é afetada pelas condições meteorológicas

5G Hz – – – –

Velocidades muito altas Sem necessidade de linha de visada Potência irradiada praticamente ilimitada Distâncias bem longas


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Alocação de canais ●

Fixed –

FCA - Fixed Channel Allocation ou Fixed Channel Assignment

●

Dynamic ●

–

Menor nível de interferência

DCA - Dynamic Channel Allocation ou Dynamic Channel Assignment

–

DFS - Dynamic Frequency Selection

–

Spread Spectrum


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Spread spectrum


91 / 261

Canais em rede 802.11b


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Overlap de canais em 2.4 GHz


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Espectro em 5 GHz


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Propagação do sinal Setorial / parabólica

omni


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Site survey –

Requisitos da rede ●

–

Diagrama do local ● ●

–

Distâncias entre equipamentos, potência e frequência Área de cobertura Atenuadores, interferências e bloqueios

Arquitetura ●

Infraestrutura de rede – –

–

Segurança ●

–

Rádios, antenas, access points Alimentação e cabos

Autenticação e criptografia

Documentação


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Grau de atenuação conforme material Material

Atenuação

Exemplos

Ar

Nenhuma

Espaço aberto, interiores

Madeira

Baixa

Portas, tetos, divisórias

Plástico

Baixa

Divisórias, janelas

Vidro

Baixa

Janelas transparentes

Vidro colorido

Média

Janelas pintadas

Água

Média

Aquários, fontes

Criaturas vivas

Média

Pessoas, animais, plantas

Tijolos

Média

Paredes

Gesso

Média

Divisórias, paredes, painéis

Ceramica

Alta

Tijolos, telhas

Papel

Alta

Rolos de papel

Concreto

Alta

Paredes, pisos, pilares

Vidro blindado

Alta

Janelas a prova de balas

Metal

Muito alta

Concreto reforçado, espelho, armários metálicos, elevadores


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Protocolos ●

Protocolos –

Controle, comunicação e monitoramento

–

Regras ●

Sintaxe e semântica da comunicação – – – –

Conexão e desconexão Formato de pacotes/mensagens Sequência de transmissão/recepção de pacotes/mensagens Detecção de erros e retransmissão


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Regras de comunicação


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Protocolo

RS232C ? Ethernet ? Wireless ? TCP/IP ? SMB ? BSC3 ? AppleTalk ? NCP ? HTTP ? ??? ASCII ? EBCDIC ? UTF-8 ? ISO-8859-1 ?


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Protocolo


101 / 261

Modelo de referência OSI - ISO ● ●

OSI – Open Systems Interconnection ISO – International Organization for Standardization


102 / 261

Curiosidade

●

Origem da sigla ISO ? –

Do grego: ἴσος : isos = igual !


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Camada física (1) ●

Definições físicas –

●

Mecânicas, ópticas, elétricas e eletromagnéticas

Representação da informação –

Variações das grandezas ● Tensão, corrente, frequência, fase, ...


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Modulação de sinais Phase


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Bit rate e Baud rate


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Representação dos bits


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Conector RJ45


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Sinais no RJ45


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Cabeamento padrão TIA/EIA


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Camada de enlace (2) –

Controle de fluxo de dados

–

Transmissão dos dados

–

Detecção e correção de erros

–

Controle de acesso ao meio físico


111 / 261

Formatação de um pacote


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Camada de rede (3) –

Endereços dos nodos

–

Roteamento das informações

–

Controle de qualidade de serviço Pacote IPv4


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Camada de transporte (4) –

Transferência transparente das informações

–

Controle de qualidade do enlace

–

Segmentação e remontagem de mensagens

–

Controle de conexão

–

Controle de retransmissão


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Protocolo TCP


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UDP – User datagram protocol


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TCP x UDP


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Camada de sessão (5) –

Gerência de conexão entre aplicações remotas


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Camada de apresentação (6) –

Tratamento de representação dos dados ●

Codificação, tamanho de palavras, little/big endian, … –

–

ASCII,EBCDIC, …

ISO-8819-1, UTF8, ...

Sintaxe e semântica dos nodos Exemplo de uso de codificação errada:


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Camada de aplicação (7) –

Interface de serviços e aplicativos para o usuário ● ● ● ● ● ● ● ● ●

DNS NFS, SMB, NCP, ... FTP SIP e-mail Web server Banco de dados Aplicações em redes E muito mais …. ...


120 / 261

Serviços multi camadas –

MPLS : Multi Protocol Level Switch ●

–

Camadas 2 e 3

ARP : Address Resolution Protocol ●

Camadas 2 e 3


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Protocolos no modelo OSI


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NetBios

Network Interface Card


Transport Driver Interface

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Internet ●

Conceito ● ●

●

internet = Interconnected Networks Internet = a rede global de computadores

Órgãos reguladores ●

ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

●

IANA

- Internet Assigned Numbers Authority

●

IETF

- Internet Engineering Task Force

●

IAB

- Internet Architecture Board

●

ISOC

- Internet Society

●

IESG

- Internet Engineering Steering Group


124 / 261

No Brasil ●

CGI.br - Comitê Gestor de Internet –

●

Subordinado ao Ministério de Ciência e Tecnologia

Registro.br –

Registro de domínios do TLD .br

–

Alocação de blocos de IPs


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Padrões da Internet ●

W3C.org – World Wide web Consortium –

HTML

–

CSS

–

Java script

–

Gráficos

–

Áudio

–

Vídeo

–

...


126 / 261

Domínios


127 / 261

O TCP/IP


128 / 261

Protocolos no TCP/IP


129 / 261

NBT – NetBIOS over TCP/IP


130 / 261

Configuração do TCP/IP ●

●

Endereços e nomes –

IPv4, IPv6

–

DNS e DNS reverso

–

NetBios,NBT,SPX,NCP,AppleTalk, ...

Serviços –

Protocolos e portos ●

●

Exemplos: HTTP 80, SSH 22, POP3 110, ...

Roteamentos –

Regras, máscaras, redirecionamentos


131 / 261

Endereçamento IPv4 –

Número de 32 bits ● ●

4 números de 8 bits (0 a 255) formato w.x.y.z – 192.168.200.3 = 192*2563 + 168*2562 + 200*2561 + 3 –

192.168.200.3 = 3232286723

hmarx@athena:~> ping -c 3 3232286723 PING 3232286723 (192.168.200.3) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.200.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.489 ms 64 bytes from 192.168.200.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.379 ms 64 bytes from 192.168.200.3: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.399 ms --- 3232286723 ping statistics --3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1998ms rtt min/avg/max/mdev = 0.379/0.422/0.489/0.050 ms hmarx@athena:~> □ Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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Classes do IPv4

Host Id = 0 é o endereço da rede Host Id = 2IPS -1 é o endereço de broadcast


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Exemplo ●

200.100.50.0/26 – –

HostId tem (32 - 26) = 6 bits => 26 IPs = 64 IPs Endereços ● Rede: 200.100.50.0 ● Nodos: 200.100.50.1 a 200.100.50.63 ● Broadcast: 200.100.50.63 ● Máscara: 255.255.255.192


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Endereços Privados

➔ ➔

Não são roteáveis na Internet Devem ser mascarados ou encapsulados


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Máscaras ●

Notações –

IP e máscara no formato w.x.y.z ● ●

–

192.168.200.0 255.255.255.0 10.0.0.0 255.0.0.0

IP/N ● ●

192.168.200.0/24 : uma rede ou sub-rede 192.168.200.7/32 : um IP específico


136 / 261

Redes e Classes Classe

Máscara em bits

Máscara formatada

A

/8

255.0.0.0

B

/16

255.255.0.0

C

/24

255.255.255.0

Subclasse de A

/4

255.192.0.0

Subclasse de B

/15

255.254.0.0

Subclasse de C

/28

255.255.255.240


137 / 261

Roteamento –

IP de destino

–

Gateway

–

Máscara

hmarx@athena:~> netstat -rn Kernel IP routing table Destination Gateway 0.0.0.0 192.168.200.41 127.0.0.0 0.0.0.0 169.254.0.0 0.0.0.0 192.168.200.0 0.0.0.0 hmarx@athena:~>

Genmask 0.0.0.0 255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0

Flags UG U U U

MSS Window irtt 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Iface eth0 lo eth0 eth0

Rota default: Genmask = 0.0.0.0


138 / 261

Exemplos de rotas Internet IP privado Rede 1

Router 1 IP público

... Router 2

IP privado

Router 3

IP privado

Rede 3

Rede 2

...


...

139 / 261

Exemplo com IPs Internet

Rede 192.168.1.0/24 192.168.1.1 192.168.1.2

204.1.2.1

192.168.1.3 Rede 1

204.1.2.3

Router 1

... Router 3

Router 2

192.168.3.1 192.168.2.1

Rede 3

Rede 2 ...

Rede 192.168.2.0/24


... Rede 192.168.3.0/20 140 / 261

Sub-redes

R + H = 32 !

N bits de HostId são adicionados ao NetId :

Gerando assim 2N subclasses com 2 H-N IPs


141 / 261

IPv6 ●

Número de 128 bits

●

Representação em hexadecimal

●

Exemplos: ::1/128 fe80::201:2ff:feec:229a


142 / 261

Tipos de endereço


143 / 261

Exemplos de escopo ●

●

●

●

Loopback – ::1/128 Scope:Host Link local – Prefixo fe8 a feb – MAC 00:01:02:EC:22:9A – fe80::201:2ff:feec:229a/64 Scope:Link Sites locais – Prefixo fec0::/10 IPv4 compatível


144 / 261

Nomes - DNS InterNIC Network Information Center Registars Brasil: Registro.br

Domíno : www. linuxtech.com.br. Resolução: . → br → com → linuxtech → www


}

IP: 189.115.127.133

145 / 261

DNS reverso Resolução de Nomes/IPs linuxtech.com.br → A 189.115.127.133 189.115.127.133 → PTR ns.linuxtech.com.br.

Desempenho Pesquisas no DNS ! Timeout ou erro !

Segurança Autenticidade IP/Domínio ! Conexão com nodo errado !


146 / 261

Serviços e Protocolos LDAP

ICMP

DNS

IGMP

NIS

HTTP

RDP

WHOIS

FTP

TCP

HTTPS

RCP

UDP

SFTP

NTP

SCP

SMB

NCP

FINGER

NetBIOS

RSVP

OSPF BGP

SMTP POP IMAP NFS

e muito mais !


147 / 261

Exemplo: Protocolo HTTP –

Browser ...

–

Servidor WEB

–

Portos ● ●

Http 80 Https 443


...

148 / 261

Requisição do Browser GET /fac/lpress/demo.htm HTTP/1.1 Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, application/vnd.ms-powerpoint, application/vnd.ms-excel, application/msword, application/x-shockwave-flash, */* Accept-Language: en-us Accept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; MathPlayer 2.0; SV1; .NET CLR 1.0.3705; .NET CLR 1.1.4322) Host: som.csudh.edu Connection: Keep-Alive


149 / 261

Resposta do Servidor WEB HTTP/1.1 200 OK Content-Length: 142 Content-Type: text/html Last-Modified: Fri, 01 Jul 2005 06:25:24 GMT Accept-Ranges: bytes ETag: "10041aa57ec51:1c3f" Server: Microsoft-IIS/6.0 MicrosoftOfficeWebServer: 5.0_Pub Date: Fri, 01 Jul 2005 06:50:19 GMT Demonstration page Page to demonstrate the GET verb of the HTTP protocol.


150 / 261

Exemplo: e-mail

MUA : Mail User Agent MTA : Mail Transfer Agent MDA : Mail Delivery Agent


151 / 261

Protocolo SMTP S: 220 smtp.example.com ESMTP Postfix C: HELO relay.example.org S: 250 Hello relay.example.org, I am glad to meet you C: MAIL FROM: S: 250 Ok C: RCPT TO: S: 250 Ok C: RCPT TO: S: 250 Ok

C: Cliente S: Servidor

C: DATA S: 354 End data with . C: From: "Bob Example" C: To: "Alice Example" C: Cc: [email protected] C: Date: Tue, 15 January 2008 16:02:43 -0500 C: Subject: Test message C: C: Hello Alice. C: This is a test message with 5 header fields and 4 lines in the message body. C: Your friend, C: Bob C: . S: 250 Ok: queued as 12345 C: QUIT S: 221 Bye


152 / 261

Protocolo POP3 S: C: S: +OK POP3 server ready <[email protected]> C: APOP mrose c4c9334bac560ecc979e58001b3e22fb S: +OK mrose's maildrop has 2 messages (320 octets) C: STAT S: +OK 2 320 C: LIST S: +OK 2 messages (320 octets) S: 1 120 S: 2 200 S: . C: RETR 1 S: +OK 120 octets S: S: . C: DELE 1 S: +OK message 1 deleted C: RETR 2 S: +OK 200 octets S: S: . C: DELE 2 S: +OK message 2 deleted C: QUIT S: +OK dewey POP3 server signing off (maildrop empty) C: S:


C: Cliente S: Servidor

153 / 261

Protocolo e máquina de estados


154 / 261

Máquina de estado de Mealy Transições Si → Sj Entrada / Saída

Si

E/S

Sj

0/0

1/1 1/0 S1

S2 0/1

1/0


S0

0/0

155 / 261

Exemplo de máquina de estados


156 / 261

Outro exemplo Open door Signal received Closed Opening Step motor

Open door switch Step motor

Close door switch Photo-eye blocked Open

Closing Signal received Close door


157 / 261

Automação Industrial - Protocolos


158 / 261

Protocolos para Automação Industrial (1/11) AS-i – Actuator-sensor interface a low level 2-wire bus establishing power and communications to basic digital and analog devices BSAP – Bristol Standard Asynchronous Protocol ●

developed by Bristol Babcock Inc. CC-Link Industrial Networks ●

Supported by the CLPA CIP (Common Industrial Protocol) ●

can be treated as application layer common to DeviceNet, CompoNet,ControlNet and EtherNet/IP Controller Area Network ●

utilised in many network implementations, including CANopen and DeviceNet ControlNet ●

an implementation of CIP, originally by Allen-Bradley DeviceNet ●

an implementation of CIP, originally by Allen-Bradley DF-1 ●

used by Allen-Bradley PLC-5, SLC-500, and MicroLogix class devices DirectNet ●

●

Koyo / Automation Direct[1] proprietary, yet documented PLC interface


159 / 261

Protocolos para Automação Industrial (2/11) EtherCAT Ethernet Global Data (EGD) ●

GE Fanuc PLCs (see also SRTP)

EtherNet/IP ●

IP stands for "Industrial Protocol". An implementation of CIP, originally created by Rockwell Automation

Ethernet Powerlink ●

an open protocol managed by the Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG).

FINS ●

Omron's protocol for communication over several networks, including ethernet.

FOUNDATION fieldbus ●

– H1 & HSE

HART Protocol HostLink Protocol ●

Omron's protocol for communication over serial links.


160 / 261

Protocolos para Automação Industrial (3/11) Interbus ●

Phoenix Contact's protocol for communication over serial links, now part of PROFINET IO

MACRO Fieldbus ●

"Motion and Control Ring Optical" developed by Delta Tau Data Systems.

MECHATROLINK ●

open protocol originally developed by Yaskawa.

MelsecNet ●

supported by Mitsubishi Electric.

Modbus PEMEX Modbus Plus Modbus RTU or ASCII or TCP OSGP ●

The Open Smart Grid Protocol, a widely use protocol for smart grid devices built on ISO/IEC 14908.1

Optomux ●

Serial (RS-422/485) network protocol originally developed by Opto 22 in 1982. The protocol was openly documented[2] and over time used for industrial automation applications


161 / 261

Protocolos para Automação Industrial (4/11) PieP ●

An Open Fieldbus Protocol

Profibus ●

by PROFIBUS International.

PROFINET IO RAPIEnet ●

Real-time Automation Protocols for Industrial Ethernet

Honeywell SDS ●

Smart Distributed System – Originally developed by Honeywell. Currently supported by Holjeron.

SERCOS III ●

Ethernet-based version of SERCOS real-time interface standard

SERCOS interface, ●

Open Protocol for hard real-time control of motion and I/O


162 / 261

Protocolos para Automação Industrial (5/11) GE SRTP ●

GE Fanuc PLCs

Sinec H1 ●

Siemens

SynqNet ●

Danaher

TTEthernet ●

●

TTTech

Industrial control system protocols MTConnect OPC OPC UA


163 / 261

Protocolos para Automação Industrial (6/11) ●

Building automation protocols 1-Wire ●

from Dallas/Maxim

BACnet ●

for building automation, designed by committee ASHRAE.

C-Bus CC-Link Industrial Networks supported by Mitsubishi Electric

●

DALI DSI Dynet EnOcean ●

Low Power Wireless protocol for energy harvesting and very lower power devices.

Konnex (KNX) ●

– previously AHB/EIB


164 / 261

Protocolos para Automação Industrial (7/11) LonTalk ●

protocol for LonWorks technology by Echelon Corporation

Modbus RTU or ASCII or TCP oBIX S-Bus VSCP xAP ●

Open protocol

X10 ●

Open industry standard

ZigBee ●

Open protocol


165 / 261


Power system automation protocols DNP3 ●

Distributed Network Protocol

IEC 60870-5 IEC 61850 IEC 62351 ●

Security for IEC 60870, 61850, DNP3 & ICCP protocols

Modbus Profibus


166 / 261


Automatic meter reading protocols ANSI C12.18 DLMS/IEC 62056 IEC 61107 M-Bus ZigBee Smart Energy 2.0 Modbus


167 / 261


Automobile / Vehicle protocol buses Controller Area Network (CAN) ●

an inexpensive low-speed serial bus for interconnecting automotive components

DC-BUS[3 ●

automotive power-line communication multiplexed network

FlexRay ●

a general purpose high-speed protocol with safety-critical features

IDB-1394 IEBus J1708 ●

RS-485 based SAE specification used in commercial vehicles, agriculture, and heavy equipment.

J1939 and ISO11783 ●

an adaptation of CAN for agricultural and commercial vehicles

Keyword Protocol 2000 (KWP2000) ●

a protocol for automotive diagnostic devices (runs either on a serial line or over CAN)


168 / 261


Automobile / Vehicle protocol buses Local Interconnect Network (LIN) ●

a very low cost in-vehicle sub-network

Media Oriented Systems Transport (MOST) ●

a high-speed multimedia interface

SMARTwireX Vehicle Area Network (VAN)


169 / 261

Transporte via TCP (exemplo) TCP Frame

Transaction Identifier

Protocol Identifier

Length Field

Address

Function Code


Modbus frame

Data

Checksum

170 / 261

Trabalho Descreva um dos protocolos utilizados em automação industrial, exemplifique e explique alguns pacotes do protocolo

Exemplo:


171 / 261

Modbus serial Tensões e correntes 5V, 10V or 24V dc transducer excitation output, isolated 0-10V, 4-20 mA or 0-20 mA analog output, scalable, isolated 200 mV, 2V, 20V, 200V, 300V & 600V DC voltage ranges 2, 20, 200 mA and 5A DC current ranges Interface RS232/RS485 RS232 or RS485 serial communications, half or full duplex, isolated Modbus RTU, Modbus ASCII or Laurel ASCII protocol Output update rate to 60/sec 4-20 mA, 0-20 mA or 0-10V transmitter output Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

172 / 261

Ethernet ●

●

Frequências –

10Mbps :

20MHz

–

100Mbps :

125MHz

–

1000Mbps:

350MHz

Níveis de tensão –

350mV a 3.1V


173 / 261

Segurança de rede –

Formas de ataque ●

●

●

Man in the middle – Escuta de conexões ● Rede, modem, serial, wireless, … – Ativo e passivo Denial of services (DoS) – Distributed DoS (DDoS) IP spoofing – Engana o TCP alterando origem dos pacotes


174 / 261

Ataque “Man in the middle”


175 / 261

Ataque “Denial of services” (DoS)


176 / 261

Ataque “IP spoofing”


177 / 261

Ferramentas ●

Análise de logs

●

Firewall

●

TCP wrappers

●

Port scanners e sniffers


178 / 261

Firewall ●

Proteção entre redes locais/privadas e redes públicas

●

Proteção contra acessos indevidos –

Redes locais para as redes públicas

–

Das redes públicas para as redes locais

Filtro de pacotes Log de atividades entre as redes ●

●


179 / 261

Firewall - Organização ●

●

Pacotes –

Endereços de origem e destino

–

Protocolo de sessão e aplicação

Encapsulamento de dados –

Aplicação ●

–

Transporte ●

–

SMTP, Telnet, FTP, HTTP, ... TCP, UDP, ICMP. ...

Internet ●

IPv4, IPv6

–

Meio de acesso à rede

–

Ethernet, FDDI, ATM, Wireless, ...


180 / 261

Regras Direção –

Inbound, Outbound, Either

Endereços e portos –

Inbound, Outbound, Either

–

Endereco de origem

–

Endereço de destino

–

Porto de origem

–

Porto de destino

–

Protocolo (TCP, UDP, ICMP, …)

–

Ação (Allow, Deny, Drop, Reject)

–

Destinos especiais

–

SNAT, DNAT, REDIRECT, MASQUERADE, LOG, MARK, REJECT, …

–

NAT : Network Address Translation ou Masquerade


181 / 261

Iptables ●

Manipulação das tabelas de regras de firewall –

●

Mantida pelo kernel Linux

Organização –

Tables – Tabelas que são compostas de cadeias

–

Chains – Cadeias que são compostas por regras

–

Regras – Regras que definem o destino do pacote


182 / 261

Tabelas padrão (Após kernel 2.4.18) ●

Filter : tabela default –

●

NAT –

●

Chains: INPUT, FORWARD e OUTPUT Chains: PREROUTING, OUTPUT e POSROUTING

Mangle –

Chains: INPUT, PREROUTING, FORWARD, OUTPUT e POSTROUTING


183 / 261

Ações do Firewall


184 / 261

Utilização do iptables (1) ➔

tabela: especifica a que tabela o comando se aplica

➔

cadeia: especifica a que cadeia da tabela o comando se aplica # iptables [ -t tabela ] -L [ cadeia ] Lista as regras (da cadeia) # iptables [ -t tabela ] -N cadeia [ opções ] Cria uma nova cadeia # iptables [ -t tabela ] -X cadeia [ opções ] Remove a cadeia # iptables [ -t tabela ] -F [ cadeia ] Apaga todas as regras (da cadeia) # iptables [ -t tabela ] -Z [ cadeia ] Zera os contadores de bytes e pacotes (da cadeia)


185 / 261

Utilização do iptables (2) # iptables [ -t tabela ] -P cadeia política [ opções ] Define a política padrão para cadeia ACCEPT, DROP, QUEUE ou RETURN # iptables [ -t tabela ] -E nomevelho nomenovo cadeia [ opções ] Troca o nome de uma cadeia # iptables [ -t tabela ] -{ A | D} cadeia especificação [ opções ] Adiciona ou remove uma regra da cadeia # iptables [ -t tabela ] -D cadeia número [ opções ] Remove uma regra da cadeia # iptables [ -t tabela ] -I cadeia [ número ] especificação [ opções ] Inclui uma regra na cadeia # iptables [ -t tabela ] -R cadeia número especificação [ opções ] Substitui uma regra na cadeia


186 / 261

Algumas opções do iptables (3) -v modo verboso -n saída na forma numérica -x expande os números de bytes e pacotes -h ajuda --line-numbers inclui número da linha no início de cada regra --module-probe=comando especifica o comando para a carga dos módulos Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

187 / 261

Especificações do iptables (4) -p [ ! ] protocolo Especifica o protocolo: tcp, udp, icmp ou all -s [ ! ] endereço [ / máscara ] Especifica o endereço de origem (source) --source-port [ ! ] porto [ : porto ] Especifica o porto ou faixa de portos de origem -d [ ! ] endereço [ / máscara ] Especifica o endereço de destino --destination-port [ ! ] porto [ : porto ] Especifica o porto ou faixa de portos de destino


188 / 261

Especificações do iptables (5) --source-port { [, porto ] }* Especifica até 15 portos de origem --destination-port porto { [ , porto ] }* Especifica até 15 portos de destino --port porto { [ , porto ] }* Especifica o porto, quando os porto de origem e destino forem iguais


189 / 261

Especificações do iptables (6) --uid-owner userid Especifica o Id do usuário do processo que criou o pacote --gid-owner gid Especifica o GID do processo que criou o pacote --pid-owner pid Especifica o número do processo que criou o pacote --sid-owner sessionid Especifica o número da sessão (grupo de processos) que criou o pacote


190 / 261

Especificações do iptables (7) -i [ ! ] interface Especifica a interface de entrada (de onde veio o pacote) -o [ ! ] interface Especifica a interface de saída (para onde irá o pacote) --mac-source [ ! ] endereço Especifica o porto ou faixa de portos de origem --icmp-type [ ! ] tipo Especifica o tipo do pacote ICMP


191 / 261

Especificações do iptables (8) --tcp-flags [ ! ] máscara ativos Especifica a lista de flags TCP. A máscara contém os flags que devem estar inativos. Os flags são SYN, ACK, FIN, RST, URG, PSH, ALL ou NONE [ ! ] syn Especifica pacotes com o bit SYN ativo e os bits ACK e FIN inativos --limit taxa [ / sufixo ] Especifica a taxa média máxima de pacotes. O sufixo pode ser Second, minute, hour ou day. O default é 3/hour. [ ! ] --limit-burst númer Especifica o número máximo inicial de pacotes. O default é 5.


192 / 261

Especificações do iptables (9) -j alvo Especifica o que fazer com o pacote. Poder ser uma cadeia ou um destino especial. Destinos especiais LOG, MARK, REJECT, TOS, MIRROR, SNAT, DNAT, MASQUERADE e REDIRECT Opções do destino LOG --log-level nível --log-prefix prefixo --log-tcp-sequence --log-tcp-options --log-ip-options

(veja syslog.conf) (até 29 caracteres)


193 / 261

Especificações do iptables (10) Opções do destino MARK --set-mark marca Opções do destino REJECT --reject-with tipo O tipo pode ser: icmp-net-unreachable icmp-host-unreachable icmp-port-unreachable icmp-proto-unreachable icmp-net-prohibited icmp-host-prohibited

echo-reply tcp-reset

Opções do destino TOS --set-tos tos (veja iptables -j TOS -h) Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

194 / 261

Especificações do iptables (11) --state state { [, state ] }* Especifica o(s) estado(s) da conexão ao(s) qual(is) o pacote está associado Estados: INVALID - conexão inválida ESTABLISHED - conexão já estabelecida NEW - nova conexão RELATED - nova conexão associada a uma já existente (ex: FTP)


195 / 261

Especificações do iptables (12) --ttl ttl Especifica o TTL do pacote --ttl-set ttl Estabelece novo TTL do pacote --ttl-dec ttl Decrementa o TTL do pacote --ttl-inc ttl Incrementa o TTL do pacote TTL = Time to live Somente é válido para a tabela mangle !


196 / 261

Especificações do iptables (13) Opções do destino SNAT --to-source endereço [- endereço ] [ :porto [- porto ]] Opções do destino DNAT --to-destination endereço [-endereço ] [ :porto [ - porto ]] Opções dos destinos MASQUERADE ou REDIRECT --to-ports porto [ - porto ]


197 / 261

Exemplos Tabelas sem regras # iptables -L -n Chain INPUT (policy ACCEPT) target prot opt source

destination

Chain FORWARD (policy ACCEPT) target prot opt source destination Chain OUTPUT (policy ACCEPT) target prot opt source destination #


198 / 261

Exemplos Algumas regras de PREROUTING # iptables -L PREROUTING -t nat -n Chain PREROUTING (policy ACCEPT) target prot opt source destination DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 201.17.146.157 DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 201.17.146.157 DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 201.17.146.157 DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 201.17.146.157 DNAT tcp -- 0.0.0.0/ 192.168.200.3 DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 201.17.146.157 DNAT tcp -- 0.0.0.0/0 192.168.200.3 DNAT udp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 DNAT udp -- 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 #


tcp dpt:2222 to:192.168.200.41:22 tcp dpt:21211 to:192.168.200.190:22 tcp dpt:2227 to:192.168.200.7:22 tcp dpt:59023 to:192.168.200.5:23 tcp dpt:59023 to:192.168.200.5:23 tcp dpt:59021 to:192.168.200.5:21 tcp dpt:59021 to:192.168.200.5:21 udp dpt:11113 to:192.168.200.190:11113 udp dpt:11113 to:192.168.200.200:11113

199 / 261

Conexões seguras ●

VPN –

Autenticação e Criptografia

–

Ipsec – IP Security


200 / 261

Conexões seguras ●

SSH –

●

Sessões autenticadas e criptografadas

Outras formas –

SSL, PPP + SSH, PPPT, , tunnel SSH, …


201 / 261

Monitoramento de tráfego de rede iptraf tcpdump snort ethereal / wireshark SNMP arp mrtg nmap kismet ...


202 / 261

Wireless applications

http://www.wirelessdefence.org Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

203 / 261


204 / 261

Zenmap


205 / 261

Zenmap


206 / 261

RSA ●

●

Algoritmo para criptorafia com chave pública –

Rivest, Ron

–

Shamir, Adi

–

Adlerman, Leonard

Par de chaves –

Pública e privada

–

Tipicamente de 1024 a 4096 bits


207 / 261

Funcionamento do RSA


208 / 261

Ferramentas e Diagnósticos ●

ifconfig

●

traceroute

●

kismet

●

Ip

●

tcpdump

●

iwconfig

●

tc

●

nmap

●

iwlist

●

route

●

ethtool

●

Iwspy

●

ping

●

wireshark

●

arp

●

host

●

netstat

●

whois

Wireless

e muito mais. Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

209 / 261

Interfaces athena:~ # ifconfig eth0 eth0 Link encap:Ethernet HWaddr C8:9C:DC:4A:AC:4E inet addr:192.168.200.5 Bcast:192.168.200.255 Mask:255.255.255.0 inet6 addr: fe80::ca9c:dcff:fe4a:ac4e/64 Scope:Link UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:41779343 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:28244873 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:1 collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:50174895028 (47850.5 Mb) TX bytes:4827701629 (4604.0 Mb) Interrupt:45 athena:~ # arp -a venus.linuxtech.net.br (192.168.200.41) at 00:06:4f:48:da:74 [ether] on eth0 thor.linuxtech.net.br (192.168.200.3) at 00:01:02:ec:22:9a [ether] on eth0 athena:~ # □


210 / 261

Desempenho athena:~ # bing localhost venus -e 100 BING localhost (127.0.0.1) and venus.linuxtech.net.br (192.168.200.41) 44 and 108 data bytes 1024 bits in 0.168ms: 6095238bps, 0.000164ms per bit 1024 bits in 0.133ms: 7699248bps, 0.000130ms per bit 1024 bits in 0.000ms 1024 bits in 0.025ms: 40960000bps, 0.000024ms per bit 1024 bits in 0.009ms: 113777778bps, 0.000009ms per bit 1024 bits in 0.007ms: 146285714bps, 0.000007ms per bit 1024 bits in 0.029ms: 35310345bps, 0.000028ms per bit 1024 bits in 0.030ms: 34133333bps, 0.000029ms per bit 1024 bits in 0.029ms: 35310345bps, 0.000028ms per bit 1024 bits in 0.028ms: 36571429bps, 0.000027ms per bit 1024 bits in 0.030ms: 34133333bps, 0.000029ms per bit 1024 bits in 0.006ms: 170666667bps, 0.000006ms per bit --- localhost statistics --bytes out in dup loss rtt (ms): min avg max 44 100 100 0% 0.008 0.016 0.061 108 100 100 0% 0.007 0.014 0.037

--- venus.linuxtech.net.br statistics --bytes out in dup loss rtt (ms): min avg max 44 100 100 0% 0.146 0.315 0.434 108 100 100 0% 0.152 0.336 0.447 --- estimated link characteristics --warning: rtt big host1 0.007ms < rtt small host2 0.008ms estimated throughput 170666667bps minimum delay per packet 0.134ms (22848 bits) average statistics (experimental) : packet loss: small 0%, big 0%, total 0% warning: rtt big host1 0.014ms < rtt small host2 0.016ms average throughput 51200000bps average delay per packet 0.295ms (50353 bits) weighted average throughput 51200000bps resetting after 100 samples. athena:~ #


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Estatísticas de rede – TCP - nomes venus:~ # netstat tp Active Internet connections (w/o servers) Proto RecvQ SendQ Local Address Foreign Address State PID/Program name tcp 1 0 venus:51694 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 9736/httpd2prefork tcp 1 0 venus:52724 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 32271/httpd2prefor tcp 1 0 venus:52725 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 20839/httpd2prefor tcp 1 0 venus:52727 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 18470/httpd2prefor tcp 1 0 venus:52735 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 29330/httpd2prefor tcp 0 0 venus:smtp athena.linuxtech.:45083 TIME_WAIT tcp 1 0 venus:52736 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 1560/httpd2prefork tcp 1 0 venus:52730 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 19645/httpd2prefor tcp 1 0 venus:52715 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 9736/httpd2prefork tcp 1 0 venus:52707 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 9845/httpd2prefork tcp 1 0 venus:52729 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 32272/httpd2prefor tcp 1 0 venus:52702 athena.linuxte:wwwhttp CLOSE_WAIT 3670/httpd2prefork tcp 0 0 venus:ssh athena.linuxtech.:55318 ESTABLISHED 5177/1 venus:~ # □


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Estatísticas de rede – TCP - IPs venus:~ # netstat ntp Active Internet connections (w/o servers) Proto RecvQ SendQ Local Address Foreign Address State PID/Program name tcp 1 0 192.168.200.41:51694 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 9736/httpd2prefork tcp 1 0 192.168.200.41:52724 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 32271/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52725 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 20839/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52727 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 18470/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52735 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 29330/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52736 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 1560/httpd2prefork tcp 1 0 192.168.200.41:52730 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 19645/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52715 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 9736/httpd2prefork tcp 1 0 192.168.200.41:52707 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 9845/httpd2prefork tcp 1 0 192.168.200.41:52729 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 32272/httpd2prefor tcp 1 0 192.168.200.41:52702 192.168.200.5:80 CLOSE_WAIT 3670/httpd2prefork Tcp 0 0 192.168.200.41:22 192.168.200.5:55318 ESTABLISHED 5177/1 venus:~ # □


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Estatísticas de rede – UDP venus:~ # netstat ua Active Internet connections (servers and established) Proto RecvQ SendQ Local Address Foreign Address State udp 0 0 *:39715 *:* udp 0 0 *:exp1 *:* udp 0 0 ns.linuxtech.com:domain *:* udp 0 0 venus:domain *:* udp 0 0 localhost:domain *:* udp 0 0 *:sunrpc *:* udp 0 0 *:ipp *:* udp 0 0 ns.linuxtech.com.br:ntp *:* udp 0 0 venus:ntp *:* udp 0 0 localhost:ntp *:* udp 0 0 *:ntp *:* udp 0 0 192.168.200.:netbiosns *:* udp 0 0 venus:netbiosns *:* udp 0 0 *:netbiosns *:* udp 0 0 192.168.200:netbiosdgm *:* udp 0 0 venus:netbiosdgm *:* udp 0 0 *:netbiosdgm *:* udp 0 0 *:mdns *:* udp 0 0 *:exp1 *:* udp 0 0 *:domain *:* udp 0 0 *:sunrpc *:* udp 0 0 localhost:ntp *:* udp 0 0 fe80::206:4fff:fe48:ntp *:* udp 0 0 fe80::206:4fff:fe48:ntp *:* udp 0 0 *:ntp *:* venus:~ # □


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Tabela de rotas athena:~ # netstat rn Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface default 192.168.200.41 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0 loopback * 255.0.0.0 U 0 0 0 lo linklocal * 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0 172.16.171.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 vmnet1 172.16.204.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 vmnet8 192.168.200.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0 athena:~ # netstat rn Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface 0.0.0.0 192.168.200.41 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0 127.0.0.0 0.0.0.0 255.0.0.0 U 0 0 0 lo 169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0 172.16.171.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 vmnet1 172.16.204.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 vmnet8 192.168.200.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth0 athena:~ #


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Rotas ●

Para um nodo –

●

Máscara / 32 ou 255.255.255.255

Para uma rede –

Máscara < 31 ( de 255.255.255.252/31 até 128.0.0.0/1)


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Verificação de rotas athena:~ # traceroute -n google.com traceroute to google.com (74.125.234.101), 30 hops max, 40 byte packets using UDP 1 192.168.200.41 (192.168.200.41) 0.240 ms 0.315 ms 0.326 ms 2 177.19.0.1 (177.19.0.1) 11.124 ms 10.842 ms 11.133 ms 3 187.115.193.162 (187.115.193.162) 11.676 ms 187.115.193.161 (187.115.193.161) 11.612 ms 187.115.193.162 (187.115.193.162) 11.739 ms 4 187.115.215.54 (187.115.215.54) 22.853 ms 22.162 ms 187.115.220.182 (187.115.220.182) 12.654 ms 5 189.59.243.117 (189.59.243.117) 23.489 ms 22.804 ms 34.041 ms 6 187.115.214.214 (187.115.214.214) 27.874 ms 27.207 ms 38.515 ms 7 *** 8 209.85.243.200 (209.85.243.200) 29.192 ms 30.281 ms 52.245 ms 9 64.233.174.115 (64.233.174.115) 30.862 ms 30.633 ms 30.618 ms 10 74.125.234.101 (74.125.234.101) 23.243 ms 22.920 ms 23.470 ms athena:~ # □


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Minha rede local Internet Thor FW

Sirius

Venus FW

Win-7


Athena AP

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URIs, URLs e URNs ●

URI – Uniform Resource Identifier

URL - Uniform Resource Locator – URN – Uniform Resource Name : [ ? ] [ # ] –

//domain:port/path?query_string#fragment_id


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Exemplos de URIs –

http://linuxtech.com.br/downloads

–

ftp://public.ftp-servers.example.com/mydirectory/myfile.txt

–

https://mysite.com/getsecret?user=bob&passwd=secret

–

mailto:[email protected]? Subject=ComputerNetworks

–

about:credits

–

cvs://@/; [date=date to retrieve | tag=tag to retrieve]

–

git://github.com/user/project-name.git

–

ldap://ldap1.example.net:6666/o=University%20of %20Michigan, c=US??sub?(cn=Babs%20Jensen) ...


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Compartilhamento de arquivos –

NFS – Network File System


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NFS


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Port mapper athena:~ # rpcinfo p thor program vers proto port service 100000 2 tcp 111 portmapper 100000 2 udp 111 portmapper 100003 2 udp 2049 nfs 100003 3 udp 2049 nfs 100227 3 udp 2049 nfs_acl 100003 2 tcp 2049 nfs 100003 3 tcp 2049 nfs 100227 3 tcp 2049 nfs_acl 100024 1 udp 32771 status 100021 1 udp 32771 nlockmgr 100021 3 udp 32771 nlockmgr 100021 4 udp 32771 nlockmgr 100024 1 tcp 32768 status 100021 1 tcp 32768 nlockmgr 100021 3 tcp 32768 nlockmgr 100021 4 tcp 32768 nlockmgr 100005 1 udp 882 mountd 100005 1 tcp 885 mountd 100005 2 udp 882 mountd 100005 2 tcp 885 mountd 100005 3 udp 882 mountd 100005 3 tcp 885 mountd Athena:~ # □


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Storage Area Network


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Uso de NFS athena:~ # showmount e venus clnt_create: RPC: Program not registered athena:~ # showmount e thor Export list for thor: /srv 192.168.200.41/255.255.255.255 /etc 192.168.200.41/255.255.255.255 /home 192.168.200.5/255.255.255.255,192.168.200.41/255.255.255.255 /var/neomail 192.168.200.41/255.255.255.255 /var/spool/mail 192.168.200.41/255.255.255.255 athena:~ # mount thor:/srv /mnt mount.nfs: access denied by server while mounting thor:/srv athena:~ # mount thor:/home /mnt athena:~ # mount | grep mnt thor:/home/ on /mnt type nfs (rw,relatime,vers=3,rsize=32768,wsize=32768,namlen=255,hard,proto=t cp,timeo=600,retrans=2,sec=sys,mountaddr=192.168.200.3,mountvers=3, mountport=882,mountproto=udp,local_lock=none,addr=192.168.200.3) athena:~ # □


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Telecomunicações –

Enlaces disponíveis ● SDH - Synchronous Digital Hierarchy: – Rede óptica rápida – 155Mb/s ●

PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy – Rede lenta – 1.544 a 45Mb/s (USA) – 2 a 34Mb/s (Europa)


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ATM ●

Asynchronous Transfer Mode –

Padrão ANSI e ITU ● American National Standard Institute ● International Telecommunication Union – Préviamente CCITT Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique


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ATM –

Características ● ● ●

Pacotes fixos de 53 bytes Uso de QoS Velocidade de poucos megabits/s a muitos gigabits/s


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ATM –

Células UNI ●

UNI : User-Network Interface

GFC = Generic Flow Control (4 bits) (default: 4-zero bits) VPI = Virtual Path Identifier (8 bits UNI) or (12 bits NNI) VCI = Virtual Channel identifier (16 bits) PT = Payload Type (3 bits) CLP = Cell Loss Priority (1-bit) HEC = Header Error Control (8-bit CRC, polynomial = X8 + X2 + X + 1)


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ATM –

Células NNI ●

NNI : Network-Network Interface

GFC = Generic Flow Control (4 bits) (default: 4-zero bits) VPI = Virtual Path Identifier (8 bits UNI) or (12 bits NNI) VCI = Virtual Channel identifier (16 bits) PT = Payload Type (3 bits) CLP = Cell Loss Priority (1-bit) HEC = Header Error Control (8-bit CRC, polynomial = X8 + X2 + X + 1)


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Optical Carrier - OC Classificação

Velocidade em Mbp/s

OC-1

51.84

OC-3

155.52

OC-12

622.08

OC-24

1244.16

OC-48

2488.32

OC-192

9953.28

OC-768

39813.12


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Comunicação ●

Comutação espacial


233 / 261

Comunicação ●

Multiplexação Temporal


234 / 261

Comunicação ●

Multiplexação do comprimento de onda


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Comunicação ●

Multiplexação da frequência


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Multiplexações FDMA : Frequency Division Multiple Access TDMA : Time Division Multiple Access CDMA : Code Division Multiple Access


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Comunicação celular


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Sistema telefônico


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Telefonia ●

Telecomunicações –

FX – Foreign Exchange Service

–

FXO – Foreign Exchange Office ●

Interface de sinalização telefônica –

–

Sinais fora do gancho/no gancho, ocupado, ...

FXS – Foreign Exchange Station ●

Interface telefônica – –

Telefones analógicos, PBX, Fax, modems, … Alimentação (bateria), somal de discagem,


241 / 261

DTMF


242 / 261

FSK


243 / 261

FSK – Frequency Shift Keying


244 / 261

Fibra optica


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Propagação da luz


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Conversores


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AFL-6400 ●

Características ●

Transferência de sinais analógicos em ambientes ruidosos

●

Isolação do sinal das fontes de alta tensão

●

Eliminação de loops de terra

●

Precisão e alta relação sinal/ruido

●

Controle e aquisição de dados bidirecionais

●

Sistema de alta confiabilidade

Referência http://www.lab-systems.com/products/fib-opt/afl6400/ Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

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AFL-6400 : Sinais de entrada


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AFL-6400 : Análise espectral


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VOIP – Voice over IP ●

Protocolos ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ●

Autenticated Identity Body Call Admission Control Distributed Universal Number Discovery (DUNDi) H.248 e H..323 Inter-Asterix-Exchange (IAX) Media Gateway Control Protocol Message Session Relay Protocol Network Voice Protocol Real-time Transport Protocol (RTP) Session Initiation Protocol (SIP) Signaling Compression Simple Gate Control Protocol Skype Protocol E muito mais !


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Asterisk ●

Free – open source framework

●

Communication Applications

●

Real Time Voice and Video

●

PBX

●

Voice mail

●

Conference bridge

●

Call center

●

IVR server (Interactive Voice Response)


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IVR – Interactive Voice Response


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Protocolo H.323 Aúdio Vídeo Telefonia


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Rede síncrona –

SONET ● ●

–

Synchronous Optical Network STM : Synchronous Transport Module

Transporte de pacotes ATM


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Superb.net


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Estrutura da rede Superb.net Private fibre-optics through multiple OC-192 SONET rings Seatle, Washington As at all our other data centers, the network is fully fault-tolerant, with redundant carrier-grade Cisco 12008 & 12012 GSR core routers, Catalyst 6500 MSFC distribution B switches, and Catalyst 4912G distribution 'A' switches. Separate, redundant power circuits provide both DC and AC power. McLean, Virginia DCA2 is an integral part of the HopOne.net national coast-to-coast IP backbone. Multiple Gigabits per second of traffic continuously stream in and out of DCA2, all through a fully redundant Cisco 12012 GSR series-based core network architecture, linking DCA2 to the world. Rede de Computadores para Automação industrial 2014-2

Springfield, Virginia DCA3 is an essential part of our core coast-to-coast network. The fully redundant Gigabit Ethernet-based network uses redundant Cisco 12012 GSR series-based core network architecture, linking DCA3 to the Internet.

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Pontos cegos da Tecnologia


259 / 261

Dúvidas ou curiosidades ?


260 / 261

Obrigado !


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Redes-para-Automacao.pdf

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