redes_alargadas

8/8/2019 redes_alargadas

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Autores: Alexandre Fonte, Osvaldo Santos, Vasco Soares1

Redes Alargadas


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Redes alargadas Protocolos PPP, HDLC

Autenticao PAP e CHAP

Linha telefnica analgica

Circuitos alugados

ISDN

Frame relay

xDSL

Cable modem


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Redes alargadasOs acessos Internet tm vindo a crescer a forte

ritmo, em nmero de utilizadores e em trfegogerado.

Redes mais utilizadas para acesso: Rede telefnica comutada (PSTN)

RDIS

Mais recentemente ADSL e HFC (Hybrid Fibre Coax)

Tecnologias com maiores dbitos.

Redes alargadasIntroduo


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Redes alargadas Vrias tecnologias e redes de acesso.

Muitas tm em comum a utilizao do protocolo PPP (Point-To-Point-

Protocol) do IETF (Internet Engineering Task Force).

Diagrama de protocolos no acesso Internet atravs de PSTN (PublicSwitched Telephone Network):

Redes alargadasProtocolos PPP, HDLC


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Redes alargadasProtocolo HDLC (High-level Data Link

Control)

Protocolo sncrono, orientado ao bit. De carcter geral para canaisfull-duplex

(ponto-a-ponto ou multiponto).

Muito utilizado actualmente.



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Protocolo HDLC (continuao) Protocolos de ligao de dados baseados em HDLC mais usados em

redes pblicas e privadas.



7/63Autores: Alexandre Fonte, Osvaldo Santos, Vasco Soares

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Protocolo HDLC (continuao)

Formato da trama HDLC



8/63Autores: Alexandre Fonte, Osvaldo Santos, Vasco Soares8

Redes alargadas

Protocolo PPP (Point-To-Point-Protocol) Definido no RFC 1661.

Oferece um mtodo para encapsular datagramas atravs de linhas srie.

Permite a comunicao ponto-a-ponto entre duas mquinas.

Permite que as mquinas negoceiem parmetros para configurar os nveis 2 e 3.

Situa-se na camada 2 do modelo de referncia OSI, estruturado em tramas, apropriado parafuncionar sobre Modems, linhas sries HDLC orientadas a caracter, SONET/SDH e outras camadasfsicas.

Utilizado em ligaes do tipo marcao em linhas telefnicas (dial-up) e na ligao entre routers em

linhas dedicadas.




Protocolo PPP (continuao) Funes:

Controlo do estabelecimento do nvel de ligao.

Multiplexagem de protocolos de rede.

Configurao de ligao e teste qualidade da ligao. Deteco de erros.

Negociao de opes para capacidades como endereos do nvel de rede ecompresso de dados.

No suporta: Controlo de fluxo (buffers sobrecarregados perdem pacotes) Correco de erros (por omisso no pede a retransmisso)

Sequncia (assume que os pacotes mantm a sequncia original)




Protocolo PPP (continuao)

Constitudo por um conjunto de protocolos, e caracterizado por trs componentes principais: Mtodo de encapsulamento de dados em forma de trama.

Protocolo de ligao de dados LCP (Link Control Protocol)

Permite iniciar a ligao, testar a qualidade da linha, negociar opes de configurao(ex. tipo de protocolo a ser usado nas fases seguintes), e interromper a ligao quando

esta j no for necessria.

Nvel 2.

Protocolo NCP (Network Control Protocol)

Faz a multiplexagem de diferentes protocolos de nvel superior (camada de rede), (ex.IP, IPX, Apletalk), sobre a forma de negociao de opes de configurao.

Nvel 3.





Exemplo de fases de acesso Internet atravs de umModem e protocolo PPP.




Protocolo PPP (continuao) Formato de tramas PPP

Definido no RFC 1662.

Semelhante ao HDLC.




Protocolo PPP (continuao) Campos da trama PPP

Address

Tem o valor 11111111 (FFh), o que significa que a trama est orientadapara todas as estaes (broadcast).

Os endereos, do tipo broadcast , devem ser sempre reconhecidos. Qualquer formato diferente de endereo deve ser acordado numa fase prvia

de negociao.

Campos de endereos no reconhecidos devem ser descartadas.

Control

Ocupa um octeto.

Tem o valor 00000011 (03h),correspondente ao o comando UI(Unnumbered Information) com o bit P/F a zero, identificando a transmissode dados em tramas no numeradas.

Tramas com campos de controlo no reconhecidos devem ser descartadas.




Protocolo PPP (continuao) Campos da trama PPP (continuao)

Protocol

Ocupa um octeto se for sujeito a compresso, ou dois octetos semcompresso.

Tem como funo identificar o contedo encapsulado no campoInformationdo pacote.




Protocolo PPP (continuao) Campos da trama PPP (continuao)

Information

Constitudo por zero ou mais octetos.

Constitudo por dados correspondentes ao protocolo especificado no campoProtocol.

Tamanho mximo determinado pela negociao de opes do pacote LCP,por omisso 1500 octetos.

FCS (Frame Check Sequence)

16 bits por omisso mas por negociao poder ocupar 32 bits.

Campo de controlo calculado com base em todos campos da trama PPP

excepto nos campos Flag e FCS.





Diagrama de fases de PPP




Protocolo PAP (Password Authentication Protocol)

Definido no RFC 1334. Mtodo de autenticao em que a identificao feita num sentido e no

sentido de retorno aguarda-se uma nica resposta de aceitao ou rejeio. Acontece apenas no incio do estabelecimento de uma ligao PPP.

O utilizador identifica-se atravs de uma combinao

nome_do_utilizador/palavra_chave entidade autenticadora, e espera queuma resposta seja devolvida ou a ligao termina.

Redes alargadasAutenticao PAP e CHAP



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Protocolo PAP (continuao) Os dados so enviados em texto puro.

O utilizador tem controlo relativamente a

frequncia e ao nmero de tentativas deautenticao.




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Protocolo PAP (continuao)

Formato do pacote PAP




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Protocolo PAP (continuao) Formato do pacote PAP(continuao)

Authenticate-request

Utilizado para iniciar o protocolo PAP. Enviado repetidamente (n definido de tentativas ou atravs de um relgio)

at que seja recebida uma resposta.

Authenticate-ack

Confirmao da validade da combinao nome_do_utilizador/palavra_chaverecebido do pacoteAuthenticate-Request.

Authenticate-nak

Rejeio da combinao nome_do_utilizador/palavra_chave recebido dopacoteAuthenticate-Request.




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Protocolo CHAP (Challenge Handshake AuthenticationProtocol)

Definido no RFC 1333.

Protocolo de autenticao usado para a verificaoperidica da identidade dopeerremoto pelo mtodo 3-

way handshake No incio do estabelecimento da ligao e em qualquer altura depois do linkestar estabelecido.

Mtodo 3-way handshake: Envio de uma mensagem challengepelo equipamento autenticador ao equipamento remoto,

Equipamento remoto responde com uma mensagem calculada na base de uma funo one-way hash. A resposta analisada. Se os valores coincidirem, enviada uma resposta de confirmao, caso contrrio a

termina a ligao.

Os valores so nicos e secretos, e so apenas do conhecimento da entidade autenticadora e do equipamentoremoto.




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Protocolo CHAP (continuao)

Mtodo 3-way handshake (continuao):




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Protocolo CHAP (continuao)

Formato do pacote CHAP



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Redes alargadas

Geralmente so instaladas e exploradas por operadorespblicos ou privados.

Principais tecnologias de comunicao em rea alargada:

Rede telefnica Circuitos alugados

Multiplexagem plesicrona

Transmisso Digital Sncrona

Tecnologia X.25

Frame Relay

Redes Digitais de Servios Integrados (ISDN)

Redes alargadasIntroduo


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Redes alargadas (continuao)

Linha telefnica comutada Atractiva devido sua disponibilidade escala global.

A largura de banda reduzida (cerca de 3100 Hz) impe um dbito binrio mximo de 56Kbps.

Utilizao de modems para transmisso de sinais digitais.

Custo das comunicaes em funo da durao da comunicao e da distncia.

Redes alargadasLinha telefnica analgica


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Redes alargadas (continuao) Tipos de comutao em redes pblicas

Comutao de circuitos Estabelecimento de um circuito privado de transmisso entre o par de utilizadores que pretendem comunicar.

O circuito mantido activo enquanto se processa a transmisso da informao.

Atraso no estabelecimento do circuito privado entre utilizadores.



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Tipos de comutao em redes pblicas (continuao)

Comutao de pacotes A informao transmitida em blocos de dados (pacotes) da fonte para o destino.

Pacotes de vrios utilizadores partilham os mesmos meios de distribuio e transmisso.

Atraso no armazenamento e retransmisso dos pacotes que vo passando pelos diversos comutadores da rede.

Modo baseado em ligaes vs modo no baseado em ligaes.



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Comutao de pacotes (continuao) Modo baseado em ligaes

Estabelecimento de um circuito virtual (lgico) entre as entidadescomunicantes.

Circuito virtual possibilita: controlo de sequncia, de erros e fluxo.

Circuito virtual libertado aquando do fim da transmisso.

Garantia de largura de banda.

Modo no baseado em ligaes

No existe estabelecimento, manuteno, ou corte de qualquer tipo decircuito.

Pacotes contm a informao de endereamento necessria e so transmitidosindividualmente da fonte ao destino.

Trajecto dos pacotes pode variar e a ordem de chegada no garantida.

Controlo de sequncia, de erros e fluxo da responsabilidade dosutilizadores.

D origem a redes mais simples.



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Circuitos alugados

Circuitos estabelecidos permanentemente atravs da redetelefnica, entre dois pontos.

Para utilizao reservada por parte dos utilizadores

Circuitos analgicos a 2 ou 4 fios.

Vantagens: Grande disponibilidade: no est sujeito a congesto;

Rapidez: no estabelecimento da ligao (no h);

Melhores caractersticas elctricas: retirados dispositivos de controle que limitam a largura de banda;

Custo fixo: independente da quantidade do trfego e do tempo.

Necessrio utilizar modems, limitados na distncia evelocidade.

Redes alargadasCircuitos alugados


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Circuitos alugados (continuao) Tendncia de utilizao crescente de

tecnologias de transmisso e comutao

digitais. Circuitos digitais alugados. Dbitos mais elevados do que circuitos analgicos (n x 64 Kbps, at 2 Mbps).

Baixas taxas de erros.

Sem limitaes de distncia.

Redes alargadasCircuitos alugados


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ISDN (RDIS) Integrated Services Digital Network (ISDN).

Rede digital com integrao de servios (RDIS).

Caractersticas:

Ligaes digitais extremo a extremo a 64 Kbps (corresponde digitalizao da

voz), ou taxas superiores por agregao de canais de 64 Kbps;

Sistema de sinalizao suportado por um canal separado (16 ou 64 kbit/s);

So suportados dois tipos de interfaces:

Acesso bsico 144 Kbps.

Acesso primrio 2.048 Mbps.

Disponibiliza vrios tipos de servios atravs do mesmo acesso.

Voz, dados e vdeo.

Normalizado pelo ITU (I.430, Q.920/Q.921 e Q.930/Q.931).

Baseado na comutao de circuitos.

Taxao em funo do tempo e distncia.

Redes alargadasISDN


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ISDN (continuao)

Sistema de sinalizao Diversos tipos de equipamentos a utilizar o mesmo acesso (telefone, computador, terminais, video-telefones,

etc).

Possibilidade de utilizar vrios circuitos dentro da mesma comunicao (chamada multimdia).

Permite controlar os canais digitais.

Redes alargadasISDN


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ISDN (continuao)

Interface para acesso bsico 144 Kbps. Constituda por:

2 canais B (canais portadores) com capacidade para 64 kbit/s (cada).

1 canal D (canal de sinalizao) de 16 kbit/s.

Redes alargadasISDN


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ISDN (continuao)

Interface para acesso primrio - 2.048 Mbps Destinada ligao de PPCAs e controladores para sistemas de mdio-grande porte.

Constituda por:

30 canais B (canais portadores) com capacidade para 64 kbit/s (cada).

1 canal D (canal de sinalizao) de 64 kbit/s.

Redes alargadasISDN


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ISDN (continuao)

Acesso bsico e acesso primrio

Redes alargadasISDN


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Redes alargadas

Frame relay Comutao de quadros ou de tramas.

Descrito em vrias recomendaes da ITU (destacam-se a Q.922 e Q.933).

Utiliza o LAPF (protocolo de nvel 2), que uma variante do HDLC.

Consiste numa simplificao da comutao de pacotes X.25.

X.25

Base das primeiras redes de comutao de pacotes (Ex.Telepac).

Dbitos de 1200 bps a 64 Kbps.

Baixo desempenho, custos elevados.

Tecnologia com grande aceitao, tendo substitudo o X.25.

Disponibiliza dbitos de n x 64 Kbps, em circuitos virtuais comutados ou permanentes.

Redes alargadasFrame relay


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Frame relay (continuao)

Possibilita a garantia de dbito mnimo. Committed Information Rate (CIR).

Esta tecnologia abrange as camadas 1 e 2 do modelo OSI.

Reduz ao mnimo as funes executadas nos comutadores.

No tm a responsabilidade de garantir a comunicao fivel.

Implementam mecanismos simples de controlo de fluxo e de congesto.

Objectivo: a rede pode processar as unidades de dados o mais rapidamentepossvel.

Cabe aos sistemas terminais o processamento mais pesado (controlo de sequncia, de

erros e de fluxo).



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Frame relay (continuao) Permite o suporte de ligaes virtuais (DLCI Data Link Connection Identifier).

Princpios da poltica de controlo de congesto: Estabelecimento de um contrato de dbito utilizador-rede onde especificado o CIR.

Observncia do contrato por parte dos utilizadores (mecanismos auto-disciplina)

Verificao do contrato por parte da rede (mecanismos de controlo de admisso epoliciamento).

A rede controla o fluxo de dados em cada ligaovirtual. Permite picos temporrios de fluxo at um certo valor (definido no contrato)

Acima de um dado valor os quadros so eliminados.



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Tem a capacidade de indicar o estado de congesto aosterminais envolvidos na comunicao (responsveis porreduzir o trfego que esto a injectar).

Custo fixo.



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XDSL Digital Subscriber Line


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XDSL Digital Subscriber Line

Versus

A electrnica complexa mais barata que ocusto de instalao de novos cabos (cobre oufibra ptica)


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Tecnologias de acesso

xDSL (Digital Subscriber Line) Tecnologia de rede de acesso de banda larga que permite o acesso Internet e a redes

remotas em banda larga.

Tecnologia avanada de transmisso analgica.

Permite transportar informao a altas velocidades, atravs de pares telefnicoscomuns, recorrendo a sistemas de modulao/desmodulao complexos.

Dbitos at 55 Mbps, distncias at 6 km.

Suporte de voz e dados.

Normalmente os dbitos so assimtricos (velocidade de download != upload).

O xutiliza-se para diferenciar os tipos de servios e/ou tecnologias DSL:

HDSL, ADSL, SDSL, RADSL, VDSL,

Redes alargadasxDSL


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xDSL (continuao)

Redes alargadasxDSL


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xDSL (continuao)

Redes alargadasxDSL

d l d


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xDSL (continuao)

Famlia xDSL

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (Digital Subscriber Line) Porqu o DSL?

Utilizadores finais requerem maior largura de banda e maior facilidade de acesso a novosservios.

Novas aplicaes.

Re-utilizao eficiente da infra-estrutura de cobre j existente.

Resposta ao dbito das linhas de longa distncia.

Vantagens do DSL Tecnologia que permite explorar recursos fsicos j instalados.

Acesso de banda larga.

Servio telefnico tradicional independente do servio de dados. Ligao de dados permanente.

Acesso dedicado.

Ligao de elevada robustez.

Ligao segura Internet.

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (Digital Subscriber Line)

ADSL Asymmetric Digital SubscriberLine

Tecnologia assimtrica (taxas de transmisso e recepo de dados diferentes).

Utilizao em simultneo sobre a mesma linha de servio telefnico

Transmisso de dados a alta velocidade.

Aplicaes tpicas:

Acesso Internet/Intranet

Video on Demand

Acesso remoto a LANs

Cria trs canais de informao separados:

Canal downstream de alta velocidade (1,5 a 6,1 Mbps);

Canal duplex de mdia velocidade (16 a 640 Kbps);

Canal para servios telefnicos bsicos (separado do modem digital porfiltros).

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (Digital Subscriber Line) ADSL (continuao)

Taxas de transferncia downstream dependentes de vrios factores:

Comprimentos das linhas;

Seco das linhas;

Presena de bridged taps;

Crosstalk.

Redes alargadasxDSL

As vrias verses de ADSL


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As vrias verses de ADSL

R d l d


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DSL (Digital Subscriber Line) ADSL (continuao)

Como funciona o ADSL

A O modem ADSL liga-se a uma linha

telefnica analgica.

B Osplitterdivide a linha telefnica em

duas bandas: uma para voz e outra

para dados.

C Oseparador de canais divide o canal

de dados em dois: um canal de banda

larga para downstream e outro mais

estreito para upstream.

Redes alargadasxDSL

R d l d


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ADSL (continuao) Como funciona o ADSL (continuao)A Do lado do operador existe outro

modem ADSL. Osplittersepara as

chamadas de voz dos dados.

B Servio telefnico: as chamadas de vozso encaminhadas para a rede

telefnica comutada.

C Dados: os dados so multiplexados no

DSLAM*. O DSLAM multiplexa muitas

linhas ADSL numa nica ligao dealta velocidade ATM.

D No retorno, os dados da Internet so

encaminhados atravs do DSLAM

e do modem do operador, at

chegarem ao assinante. *Digital SubscriberLine Access Multiplexer

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (continuao) HDSL High-Speed Digital Subscriber

Line Transmisso de 1.544 a 2.48 Mbps, sobre linhas telefnicas, at 3,6 km de

comprimento. Operao simtrica e full-duplex.

Utiliza dois pares de cobre.

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (continuao) VDSL Very High-Speed Digital

Subscriber Line Prolongamento dos sistemas ADSL no sentido do aumento dos dbitos de linha.

Um nico par de cobre. Suporte de servio telefnico (POTS) ou RDIS.

Dbitos at 50 Mbps em distncias de 300 m a 1,3 km (consoante o dbito).

Redes alargadasxDSL

R d l d


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DSL (continuao) VDSL2 Very High-Speed Digital

Subscriber Line2 Evoluo do VDSL

Um nico par de cobre. Dbitos de 250 Mbps na origem

Dbitos de 100 Mbps a 500 metros do DSLAM

Dbitos de 50 Mbps a 1 Km do DSLAM

Dbitos de 4 Mbps a 4 Km do DSLAM

Redes alargadasxDSL

R d l d


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Tecnologias de acesso

Cable modem Redes de distribuio de televiso por cabo.

Grande largura de banda.

Vasto mercado de utilizadores.

Dbitos superiores s tecnologias concorrentes tradicionais (ISDN).

Podem atingir dbitos dos 500 Kbps at aos 10 Mbps. Dbitos simtricos ou assimtricos.

Permite a utilizao simultnea de servios TV e Internet.

Redes alargadasCable modem

Redes alargadas


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Cable modem (continuao)

Desvantagens: Partilha largura de banda (Ex. em edifcios)

Segurana (alguns fabricantes apresentam solues de criptografia)

Redes alargadasCable modem

TV

PC

C. Modem Rede Cabo InternetGateway

Redes alargadas


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HFC (Hybrid Fibre Coax)

Redes alargadasHFC

Redes alargadas


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Redes alargadas


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Exemplo de configurao de uma ligaoFrame Relay

Frame Relay

Router da CentraRouter Remoto

E

thernet

Interface Serial 0IP Sub-interface 0.1 192.168.39.41

Interface EthernetIP 172.15.25.1 255.255.255.0

Interface Serial 0IP Sub-interface 0.1 192.168.39.40

dlci = Data Link Connection Identifier

Dlci 17

Configurao de Routers Cisco para Ligaes Frame Relay

Configurao de Routers Cisco para Ligaes


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#enable#configure terminal(config)# interface Ethernet0(config-if)# ip address 172.16.25.1 255.255.255.0

(config-if)#no shutdown(config-if)#exit

(config)# interface Serial0(config-if)# encapsulation frame-relay

(config-if)#no shutdown(config-if)# interface Serial0.1 point-to-point(config-if)# ip address 192.168.39.41 255.255.255.0(config-if)# frame-relay interface-dlci 17(config-if)# no shutdown(config-if)# exit

# show interfaces serial0Serial0 is up, line protocol is up.....

#show frame-relay map

Serial0.1 (up): point-to-point dlci, dlci 17,...Satus defined, active

#ping 192.168.38.40...Sending 5, 100 byte ICMP Echos to 192.168.38.40!!!!!Sucess rate is 100 percent (5/5)

(config)# router eigrp 202(config-router)# network 192.168.39.0(config-router)# network 172.16.25.0

(config-router)#ip classless(config-router)# exit

Passo1: Configurao da Interface Ethernet Passo2: Configurao da Interface Serial

Passo4: Verificao da configuraoPasso3: Configurao do encaminhamento

(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.38.40(config)# ip route 192.168.38.40 255.255.255.255 serial0

(config)#ip classless(config# exit

OU

g p g Frame Relay

Configurao de Routers Cisco para


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Exemplo de configurao de uma ligao RDIS, dial-up

RDIS

Router da CentralRouter Remoto

Ethernet

Interface ISDNIP da Ethernet (soluo + econmica)

Host: 1600

Interface EthernetIP 172.15.25.42 255.255.255.0

Interface ISDNIP 192.168.37.40

Nome Utilizador: HQTelefone: 5552053

PPP password: guess

Autenticao por protocolo Chap

g pLigaes RDIS

Configurao de Routers Cisco para


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(config)# interface BRI0(config-if)# set spid1 555987601

(config-if)#set spid2 555987602(config-if)#ip unnumbered Ethernet0(config-if)# dialer map ip 192.168.37.40 name HQ 5552053(config-if)# encapsulation ppp(config-if)# ppp authentication chap(config-if)# No shutdown(config-if)# exit

#enable#configure terminal(config)# isdn switch-type basic-5ess(config)# hostname 1600(config)# username HQ password

(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.37.40(config)# ip route 192.168.37.40 255.255.255.255 BRI0

Passo1: Configurao tipo de comutao

e login e password para acesso remoto Passo2: Configurao da Interface Ethernet

Passo5: Configurao do encaminhamentoPasso3: Configurao da Interface ISDN (D+2B)

(config)# interface Ethernet0(config-if)# ip address 172.16.25.42 255.255.255.0

(config-if)#no shutdown(config-if)#exit

IDs dos canais B

dialer map name

O comando dialer mapserve para fazer a chamada.

usa o mesmo endereo da ethernet0

g pLigaes RDIS

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