Ethernet - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/tecnologias-enlace.pdf · Comutadores Ethernet Um comutador Ethernet (“Ethernet switch”) é um dispositivo que estende

5: Camada de Enlace 5b-1

Ethernet

Tecnologia de rede local “dominante” : ❒ barato R$30 por 100Mbs!❒ primeira tecnologia de LAN largamente usada❒ Mais simples, e mais barata que LANs com token e ATM❒ Velocidade crescente: 10, 100, 1000 Mbps

Esboço da Ethernetpor Bob Metcalf


Estrutura do Quadro Ethernet

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preâmbulo:❒ 7 bytes com padrão 10101010 seguido por um byte

com padrão 10101011❒ usado para sincronizar transmissor e receptor


Estrutura do Quadro Ethernet (mais)

❒ Endereços: 6 bytes, quadro é recebido por todos os adaptadores e descartado se o endereço do quadro nãocoincide com o endereço do adaptador

❒ Tipo: indica o protocolo da camada superior, geralmente é oprotocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

❒ CRC: verificado no receptor, se um erro é detectado, oquadro é simplesmente descartado.


Codificação Manchester de Banda Básica

❒ Banda básica significa que não se usa modulação de portadora; aoinvés disto, bits são codificados usando codificação Manchester e transmitidos diretamente, modificando a voltagem de sinal de corrente contínua

❒ Codificação Manchester garante que ocorra uma transição de voltagem a cada intervalo de bit, ajudando sincronização entre relógios do remetente e receptor


Ethernet

❒ Serviço sem conexão e não confiável❍ sem handshake

❒ Receptor (adaptador) simplesmente descarta frames com erro (erro de CRC)

❒ Camadas de Aplicação ou Transporte podem recuperar erro


Ethernet: usa CSMA/CD

A: examina canal, se em silêncioentão {

transmite e monitora o canal; Se detecta outra transmissão então {

aborta e envia sinal de “jam”; atualiza número de colisões; espera como exigido pelo algoritmo “exponential backoff”; vá para A}

senão {quadro transmitido; zera contador de colisões}}

senão {espera até terminar a transmissão em curso vá para A}


Ethernet CSMA/CD (mais)

Sinal “Jam”: garante que todos os outros transmissores estão cientes da colisão; 48 bits;

“Exponential Backoff”:❒ Objetivo: adaptar tentativas de retransmissão

para carga atual da rede❍ carga pesada: espera aleatória será mais longa

❒ primeira colisão: escolha K entre {0,1}; espera é K tempo pré-definido

❒ após a segunda colisão: escolha K entre {0,1,2,3}…❒ após 10 ou mais colisões, escolha K entre

{0,1,2,3,4,…,1023}❒ K * (512 “bit time”)


Randomização de tempo no CSMA/CD(Binary Exponential Backoff)

start

StationReady ?

NewFrame ?

EtherSilent ?

transmit

Collision ?

nc = nc+1

limit = 2nc-1Wait=random [0,limit]

nc = 0

no

no

no

yes


Tecnologias Ethernet: 10Base2

❒ 10: 10Mbps; 2: comprimento máximo do cabo de 200 metros (de fato, 186 metros)

❒ cabo coaxial fino numa topologia em barramento

❒ repetidores são usados para conectar múltiplos segmentos ❒ repetidor repete os bits que ele recebe numa interface para as suas

outras interfaces: atua somente na camada física!

pacotes transmitidosviajam nas duas direções

conectorT terminador

adaptador

nó nó nó nó nó


10BaseT e 100BaseT

❒ Taxas de transmissão de 10 e 100 Mbps; este último é chamado de “fast ethernet”

❒ T significa Par Trançado❒ Usa concentrador (“hub”) ao qual os nós estão ligados por

cabos individuais de 2 pares trançados, apresentando, portanto uma “topologia em estrela”

❒ CSMA/CD implementado no “hub”


Par Trançado (Twisted Pair)

- forma mais barata e clássica de conexão

- cabo composto de “n” pares de fios de cobre isolados e arranjados de forma helicoidal

- Efeito do arranjo helicoidal => reduzir induções eletromagnéticas parasitas => fios paralelos formam antena !

- Categoria 3: telefone, LAN2 pares

- Categoria 5: isolamento teflon, LANusado em 100BaseT

Conector RJ45


10BaseT e 100BaseT (mais)

❒ Máxima distância do nó ao hub é de 100 metros

❒ Hub pode desconectar um adaptador que não pára detransmitir (“jabbering adapter”)

❒ Hub pode coletar e monitorar informações e estatísticas para apresentação ao administradores da LAN


Gbit Ethernet

❒ Usa formato do quadro Ethernet padrão

❒ Admite enlaces ponto-a-ponto e canais de difusão compartilhados

❒ Em modo compartilhado, usa-se CSMA/CD; para ser eficiente, as distâncias entre os nós devem ser curtas (poucos metros)

❒ Full-Duplex em 1 Gbps para enlaces ponto-a-ponto


Hubs, Pontes e Comutadores

❒ Usados para estender as característcias das redes locais: cobertura geográfica, número de nós, funcionalidade administrativa, etc.

❒ Diferem entre si em respeito a:❍ isolamento de domínios de colisão❍ camada em que operam

❒ Diferentes de roteadores❍ “plug and play”❍ não provêem roteamento ótimo de pacotes IP


Hubs

❒ Dispositivos da camada física: basicamente sãorepetidores operando ao nível de bit: repete os bits recebidos numa interface para as demais interfaces

❒ Hubs podem ser dispostos numa hierarquia (ou projetode múltiplos níveis), com um hub backbone na raíz


Hubs (cont)

❒ Cada rede local ligado é chamada de segmento de rede local

❒ Hubs não isolam domínios de colisão: um nó pode colidir com qualquer outro nó residindo em qualquer segmento da rede local

❒ Vantagens de Hubs:❍ Dispositivos simples, baratos❍ Configuração em múltiplos níveis provê degradação

paulatina: porções da rede local continuam a operar se um dos hubs parar de funcionar

❍ Estende a distância máxima entre pares de nós (100m por Hub)


Hubs (cont)

❒ Limitações de Hubs:❍ Domínio de colisão único resulta em nenhum aumento na

vazão máxima; a vazão no caso de múltiplos níveis é igual à do segmento único

❍ Restrições em redes locais individuais põe limites no número de nós no mesmo domínio de colisão (portanto, por Hub ou coleção de Hubs); e na cobertura geográfica total permitida

❍ Não se pode misturar tipos diferentes de Ethernet (p.ex., 10BaseT and 100BaseT)


Pontes (“Bridges”)

❒ Dispositivos da camada de enlace: operam em quadros Ethernet, examinando o cabeçalho do quadro, e reencaminhando selectivamente um quadro com base no seu endereço de destino

❒ Ponte isola domínios de colisão pois ela armazenae re-encaminha os quadros

❒ Quando se quer re-encaminhar um quadro num segmento, a ponte usa CSMA/CD para fazeracesso ao segmento e transmitir


Pontes (cont)

❒ Vantagens de pontes:❍ Isola domínios de colisões, o que resulta em aumento de

vazão máxima total, e não limita nem o número de nós e nem a cobertura geográfica

❍ Pode interligar tipos diferentes de Ethernet pois é um dispositivo “armazena e re-encaminha”

❍ Transparente: não requer nenhuma modificação aosadaptadores dos nós da rede local


Ponte como Backbone


Interconexão sem Backbone

❒ Não recomendada por duas razões:- Ponto único de falha no hub de Computer Science- Todo tráfego entre EE e SE deve passar pelo segmento CS


Filtragem em Pontes

❒ Pontes aprendem quais nós são alcançáveis através de quaisinterfaces, e mantêm tabelas de filtragem

❒ Uma entrada numa tabela de filtragem:(Endereço MAC do Nó, Interface da Ponte, Selo do Tempo)

❒ Procedimento de filtragem:se destino estiver na rede local pela qual o quadro foi recebido

então descarta o quadrosenão { faz pesquisa na tabela de filtragem

se foi encontrada a entrada para o destinoentão re-encaminha o quadro na interface indicada;senão faz inundação; /* re-encaminha em todas

as interfaces exceto naquela por onde chegou*/}


Aprendizagem por Pontes

❒ Quando um quadro é recebido, a ponte “aprende” o seu endereço de origem e atualiza a tabela de filtragem:

<Endereço MAC do Nó, Interface da Ponte, Selo do Tempo>

❒ Entradas expiradas na tabela de filtragem sãodescartadas (TTL pode ser de 60 minutos)


Árvore Geradora de uma Rede

❒ Para aumento de disponibilidade, é desejável possuir redundância, com caminhos alternativos de uma origem a um destino

❒ Porém, com múltiplos caminhos simultâneos, existem ciclos nosquais pontes podem multiplicar e re-encaminhar um quadro para sempre

❒ Uma solução é organizar o conjunto de pontes numa árvoregeradora desabilitando algumas das interfaces das pontes:

Disabled


Pontes X Roteadores

❒ Ambos são dispositivos “armazena e re-encaminha”, porémRoteadores são dispositivos da Camada de Rede (examinamcabeçalhos da camada de rede) enquanto Pontes são dispositivosda Camada de Enlace

❒ Roteadores mantêm tabelas de rotas e implementam algoritmosde roteamento; pontes mantêm tabelas de filtragem e implementam filtragem, aprendizagem e algoritmos de árvoregeradora


Pontes X Roteadores (cont)

❒ Pontes: prós e contras

+ Operação de uma Ponte é mais simples requerendomenor capacidade de processamento

- Topologias são restritas com pontes: uma árvoregeradora deve ser construída para evitar ciclos

- Pontes não oferecem proteção contra tempestadesde difusão (“broadcast storms”): difusão contínuafeita por um nó será espalhada por uma ponte


Pontes X Roteadores (cont)

❒ Roteadores: prós e contras+ São suportadas topologias arbitrárias, ciclos são

limitados por contadores TTL (e bons protocolosde roteamento)

+ Provêem proteção “parede corta-fogo” contra tempestades de difusão

- Requerem configuração de endereços IP (não são “plug and play”)

- Requerem maior capacidade de processamento

❒ Pontes são melhores em redes pequenas (algumascentenas de nós) enquanto roteadores sãonecessários em grendes redes (milhares de nós)


Comutadores Ethernet

❒ Um comutador Ethernet (“Ethernet switch”) é um dispositivo que estende funções normais de pontepara incluir “conexões dedicadas” ponto-a-ponto

❒ Uma estação ligada a um comutador através de uma conexão dedicada ponto-a-ponto sempredeteta que o meio está ocioso: não haverá colisõesnunca!

❒ Comutadores Ethernet provêem combinações de conexões compartilhadas/dedicadas, a 10/100/1000 Mbps


Comutadores Ethernet (cont)

❒ Alguns comutadores E-net supportam comutação“cut-through”: o quadro é re-encaminhadoimediatamente ao destino, sem esperar a montagem do quadro inteiro no buffer do comutador; há uma pequena redução em latência

❒ Comutadores Ethernet variam em tamanho, e osmais rápidos incorporam uma rede de interconexão de alta capacidade


Ethernet Switches (cont)

Dedicated

Shared


Rede Local de Rádio IEEE 802.11

❒ Redes locais de rádio estão se tornando populares: => acesso Internet por estações móveis

❒ Aplicações: acesso Internet nômade, computaçãoportátil, redes “ad hoc” (com múltiplos enlaces)

❒ Padrões IEEE 802.11 definem protocolo MAC; bandas do espectro de freqüência sem licença: 900MHz, 2,4GHz

❒ Conj. de Estações (BSS)+ Pontos de Acesso (AP) => Sistema de

Distribuição❒ Como rede usando pontes

(endereços MAC “flat”)


Redes Ad Hoc

❒ Estações IEEE 802.11 podem constituir um grupodinamicamente, sem precisar de um AP

❒ Rede Ad Hoc: sem infra-estrutura pré-existente❒ Aplicações: reunião de “laptops” numa sala de conferências,

carro, aeroporto; interconexão de dispositivos “pessoais” (vide bluetooth.com); teatro de guerra; computaçãopervasiva (espaços inteligentes)

❒ IETF tem o GT MANET (Mobile Ad hoc Networks)

❒ Nota-se: tb. pode usar 802.11 paraconstruir um enlace ponto a ponto


Protocolo MAC IEEE 802.11Protocolo CSMA:- deteta canal ocioso durante intervalo DIFS (Distributed Inter

Frame Space)- transmite quadro (sem Deteção de Colisão)- receptor responde com ACK depois de intervalo SIFS

(Short Inter Frame Space)-se canal detetado ocupado

então afastamento binário

NAV: Network Allocation Vector (tempo mín. de adiamento)


Efeito de Terminal Oculto

❒ CSMA ineficiente na presença de terminais ocultos❒ Terminais ocultos: A e B não conseguem ouvir um

ao outro por causa de obstáculos ou atenuação do sinal; logo, seus pacotes colidem em B

❒ Solução? CSMA/CA (CA = Collision Avoidance) - objetivo é evitar colisões


Evitando Colisões: troca RTS-CTS• estação querendo transmitir envia RTS - Ready to Send; receptor responde com CTS - Clear to Send

• CTS “congela” estações dentro do alcance do receptor (mas possivelmente escondido do transmissor); isto impede colisões por estação oculta durante transmissão dos dados

• RTS e CTS são muito curtas: colisões durante a fase de dados são, portanto, muito pouco prováveis (o resultado final é semelhante à Deteção de Colisões)

• Nota-se que IEEE 802.11 inclui CSMA, CSMA/CAe “polling” pelo AP


Controle de Enlace Ponto-a-Ponto

❒ Um transmissor, um receptor, um link: mais fácil que um enlace broadcast:

❍ não há Controle de Acesso ao Meio❍ não há necessidade de endereçamento MAC explícito❍ ex., enlace discado, linha ISDN

❒ protocolos ponto-a-ponto populares para camada de enlace:❍ PPP (point-to-point protocol)❍ HDLC: High level data link control


Protocolo Ponto-a-Ponto (PPP)

❒ PPP é o protocolo proposto pela IETF para gerenciar enlaces ponto-a-ponto

❒ PPP (Point to Point Protocol) é muito popular: usadoem conexões discadas entre sistema doméstico e provedor; tb. em conexões SONET/SDH, etc

❒ PPP é extremamente simples (o mais simplesdosprotocolos de enlace de dados) e muito otimizado


PPP Requisitos de Projeto [RFC 1557]

❒ Enquadramento de pacote: encapsulamento do datagrama da camada de rede no quadro da camada de enlace

❍ transporta dados da camada de rede de qualquer protocolo de rede (não apenas o IP) ao mesmo tempo

❍ transparência de bits: deve transportar qualquer padrão de bits no campo de dados

❒ detecção de erros (mas não correção)❒ gerenciamento da conexão: detecta, e informa falhas do

enlace para a camada de rede❒ negociação de endereço da camada de rede: os pontos

terminais do enlace podem aprender e configurar o endereçode rede de cada outro

Recuperação de erros, controle de fluxo, re-ordenação dosdados são todos relegados para as camadas mais altas!


PPP Formato do Quadro

❒ Flag: delimitador (enquadramento)❒ Endereço: não tem função (opção futura)❒ Controle: não tem função; ❒ Protocolo: indica o protocolo da camada superior ao qual o

conteúdo do quadro deve ser entregue (ex. IP, etc.)

endereçocontrole

tamanhovariávelou ou

CRC


PPP Formato dos dados

❒ info: dados da camada superior sendo transportados

❒ CRC: verificação de redundância cíclica para detecção de erros

endereçocontrole

tamanhovariávelou ou

CRC


Não são providos por PPP

❒ correção/recuperação de erros❒ controle de fluxo❒ sequenciamento❒ enlaces multiponto (p.ex., polling)


Transparência de Dados (RFC 1662)

❒ Para “transparência dos dados”, o campo de dados devepoder incluir o padrão 0x7e = < 01111110 > ; ié, ele nãodeve ser interpretado como um flag

❒ Em enlaces síncronos orientados a bit, usa-se “bit stuffing”: depois de uma seqüência de 5 bits ‘1’, o transmissor insere um bit ‘0’; quando o receptor receber a seqüência ‘111110’, o bit ‘0’ final é suprimido.

❒ Em enlaces assíncronos ou síncronos orientados a byte, o transmissor usa byte stuffing, inserindo umcaractere de “escape”, 0x7d = < 01111101 >, usado em combinação com outro caractere, obtido do original por inversão do bit 5 (XOR com 0x20); o receptor faz atransformação inversa.


Byte Stuffing no PPP❒ Requisito de “transparência de dados”: o campo de dados

deve poder incluir o padrão correspondente ao flag <01111110>

❍ Q: se for recebido o padrão <01111110> são dados ou é flag?

❒ Transmissor: acrescenta (“stuffs”) um byte extra com opadrão < 01111101> (escape) antes de cada byte com o padrãode flag < 01111110> nos dados

❒ Receptor:❍ um byte 01111101 seguido de 01111110 em seguida:

descarta o primeiro e continua a recepção de dados❍ único byte 01111110: então é um flag

❒ Exemplos:❍ 0x7e = < 01111110 > → 0x7d, 0x5e = < 01111101 01011110 >❍ 0x7d = < 01111101 > → 0x7d, 0x5d = < 01111101 01011101 >❍ 0x11 = < 00010001 > → 0x7d, 0x31 = < 01111101 00110001 >

(códigos de controle ASCII: 0x00 a 0x1f, 0x80 a 0x9f )


PPP-LCP: Protocolo de Controle do Enlace

❒ PPP-LCP estabelece/libera a conexão PPP; negocia as opções❒ Inicia no estado DEAD❒ Opções: compr. máx. do quadro; prot. de autenticação❒ Uma vez estabelecido enlace PPP, IPCP (Control Protocol,

por cima do PPP) começa a configurar endereços IP, etc.


ATM

❒ ATM (Asynchronous Transfer Mode) é a tecnologia de comutação e transporte da arquitetura RDSI-FL (Rede Digital de Serviços Integrados de Faixa Larga)

❒ Metas: acesso em alta velocidade para usuárioscomerciais e domésticos (155Mbps to 622 Mbps); suporte para serviços integrados (voz, dados, vídeo, imagem)


Circuitos Virtuais ATM

❒ Foco em capacidade para alocação de banda(diferente do melhor esforço do IP)

❒ Papel principal de ATM hoje: camada de enlace “comutada” para IP-sobre-ATM

❒ Transporte ATM utiliza circuitos virtuais: células(53 bytes) são transportadas em CVs

❒ em IP sobre ATM: CVs permanentes (PVCs) entreroteadores IP

❒ problema de escalabilidade: N(N-1) CVs entretodos os pares de roteadores IP


Circuitos Virtuais ATM (cont)

❒ CVs comutados (SVCs) são usados para conexõesde curta duração

❒ Prós da abordagem de CVs ATM:❍ Consegue garantir desempenho (QoS - qualidade de

serviço) a uma conexão mapeada a um CV (banda, retardo, jitter)

❒ Contras da abordagem de CVs ATM:❍ Suporte ineficiente para tráfego de datagramas; solução

usando PVCs (um PVC entre cada par de estações) não é escalável;

❍ SVC introduz latência excessiva em conexões de duração muito curta

❍ Alto custo de processamento de SVCs


Mapeamento de Endereços ATM

❒ Interface do roteador (ao enlace ATM) possui doisendereços: os endereços IP e ATM.

❒ Para poder rotear um pacote IP através da rede ATM, o nó IP precisa realizar os seguintes passos:

(a) inspecionar sua tabela de rotas para encontrar o endereçodo próximo roteador IP

(b) depois, usando tabela ATM-ARP, encontrar endereço ATM do próximo roteador

(c) passar pacote (com endereço ATM) à camada ATM❒ Agora, assume o controle a camada ATM layer:(1) determina a interface e CV em que enviar o pacote(2) se inexiste CV (para aquele endereço ATM) cria-se um SVC


Camada Física de ATM

❒ Duas subcamadas Físicas:

❒ (a) Subcamada PMD (Physical Medium Dependent)❍ (a.1) SONET/SDH: possui estrutura de quadros de

transmissão (como um vasilhame carregando bits);• sincronização a nível de bit; • particionamento de banda (TDM); • diversas taxas de transmissão: OC1 = 51.84 Mbps; OC3 =

155.52 Mbps; OC12 = 622.08 Mbps❍ (a.2) TI/T3 e E1/E3: possui estrutura de quadros de

transmissão (antiga hierarquia de telefonia - PDH): 1.5 Mbps/ 45 Mbps e 2 Mbps/ 34 Mbps

❍ (a.3) sem estrutura: apenas células (em uso/ociosa)


Camada Física de ATM (cont)

❒ Segunda subcamada física

(b) Subcamada TCS (Transmission Convergence Sublayer): ela adapta a subcamada PMD à camada de transporte ATM

❒ Funções da TCS:❍ Geração do checksum do cabeçalho: CRC de 8 bits; ele

protege cabeçalho de 4 bytes; permite corrigir erros de 1 bit.❍ Delimitação da célula❍ Com subcamada PMD “sem estrutura”, transmissão de células

ociosas quando não há células de dados na fila para transmitir


Camada ATM

❒ Camada ATM responsável para transportar célulasatravés da rede ATM

❒ Protocolo da camada ATM define formato do cabeçalho (5 bytes) da célula ATM;

❒ carga = 48 bytes; comprimento total da célula = 53 bytes


Camada ATM

❒ VCI (ID de canal virtual): traduzido a cada novo enlace;

❒ PT (tipo de carga): indica o tipo de carga (p.ex. célula de gerenciamento)

❒ bit CLP (Prioridade de Perda de Células): CLP = 1 significa que a célula é de prioridade baixa, e podeser descartada se roteador estiver congestionado

❒ byte HEC (Checksum de Erros no Cabeçalho)


Camada de Adaptação ATM (AAL)

❒ Camada de Adaptação ATM (AAL): “adapta” a camada ATM às camadas superiores (IP ouaplicações nativas de ATM)

❒ AAL é presente apenas nos sistemas terminais, e não em comutadores

❒ A camada AAL tem seus próprios campos decabeçalho/cauda, transportados em células ATM


Camada de Adaptação ATM (AAL) [cont]

❒ Versões diferentes da camada AAL, de acordocom o serviço a ser transportado por ATM:

❍ AAL1: para serviços CBR (Taxa de Bits Constante) tais como emulação de circuitos

❍ AAL2: para serviços VBR (Taxa de Bits Variável) taiscomo vídeo MPEG

❍ AAL3/4, AAL5: para dados (p.ex., datagramas IP)


Camada de Adaptação ATM (AAL) [cont]

❒ Duas subcamadas na AAL para dados:

❍ CPCS: (Common Part) Convergence Sublayer: encapsula carga (p.ex. datagrama IP) numa CPCS-PDU, com cabeçalho e/ou cauda.

❍ SAR: Subcamada de Segmentação/Remontagem: segmenta/remonta a CPCS (às vezes, até 65K bytes) em segmentos ATM de 48 bytes

❒ AAL3/4: segmento ATM tem cabeçalho+cauda de 4 bytes => apenas 44 bytes/célula de carga CPCS-PDU


AAL5 - Simple And Efficient AL (SEAL)

❒ AAL5: AAL de baixo custo usada para transportardatagramas IP

❍ elimina cabeçalho e cauda da subcamada SAR; CRC (de 4 bytes) movida para a CPCS-PDU => 48 bytes de carga/célula

❍ PAD (enchimento) garante que comprimento da CPCS-PDU é múltiplo de 48 bytes (LENGTH inclui PAD bytes)

❍ No destino, células são remontadas baseado no valor do VCI; AAL-indicate bit (no cabeçalho ATM) delimita a CPCS-PDU; se falhar o CRC, PDU é descartada, senão, é passada à CPCS e daí para o IP


Viagem de um Datagrama numa rede IP-sobre-ATM

❒ Na estação de origem:❍ (1) camada IP traduz o endereço IP para o endereço ATM

(using ATM-ARP); depois, passa o datagrama para AAL5❍ (2) AAL5 encapsula datagrama e segmenta CPCS-PDU em

células; depois, passa estas células para a camada ATM❒ Na rede, a camada ATM move células de comutador

em comutador, seguindo uma CV pré-estabelecido❒ Na estação destino, AAL5 remonta células para

recuperar CPCS-PDU original, contendo datagrama;❍ se CRC bom, datagrama é entregue para o protocolo IP.


ARP em Redes ATM

❒ ATM pode rotear células somente se tiver o endereço ATM do destino

❍ Portanto, IP deve traduzir endereço IP da saída para oendereço ATM correspondente

❒ A tradução de endereços IP/ATM é feita pelo ARP (Address Resolution Protocol)

❒ Em geral, tabela ATM-ARP não contém todos os endereços ATM: é preciso determinar alguns deles

❒ Duas técnicas:❍ difusão❍ servidores ARP


ARP em Redes ATM (cont)

❒ (1) Difunde o pedido ARP para todos destinos:

❍ (1.a) a mensagem de pedido ARP é difundida para todosdestinos ATM por meio de um CV de difusão especial;

❍ (1.b) o destino ATM que corresponde ao endereço IP retorna (via CV ponto a ponto) o endereço ATM correspondente;

❒ Custo de difusão é proibitivo para grandes redesATM.


ARP em Redes ATM (cont)

❒ (2) Servidor ARP:

❍ (2.a) roteador IP de origem encaminha pedido ARP paraservidor num CV dedicado (Nota-se: todos estes CVs de roteadores ao servidor ARP têm o mesmo VPI)

❍ (2.b) servidor ARP responde ao roteador de origem com a tradução para ATM do endereço IP

❒ Estações precisam se register junto ao servidor ARP

Comentários: mais escalável do que a abordagem de difusão ATM (não gera tempestade de difusão). Porém, requer um servidor ARP, e este pode ser inundado com pedidos


X.25 e Frame Relay

❒ Tecnologias de Longa Distância (como ATM); também, ambos orientados a Circuito Virtual, como ATM

❒ X.25 foi criado nos anos 70, com o apoio dasOperadoras de Telecomunicações, como resposta à tecnologia de datagrama da ARPANET (guerrareligiosa..)

❒ Frame Relay surgiu da tecnologia RDSI (no final dos anos 80)

❒ Tanto X.25 como Frame Relay podem ser usados paratransportar datagramas IP; por isto, são vistos comoCamadas de Enlace pela camada de protocolo IP (e, portanto, são tratados aqui neste capítulo)


X.25

❒ X.25 constrói um CV entre origem e destino paracada conexão de usuário

❒ Ao longo do caminho, controle de erro (com retransmissões) em cada enlace, usando LAP-B, uma variante do protocolo HDLC

❒ Adicionalmente, em cada CV, controle de fluxo em cada enlace individual usando créditos;

❍ congestionamento ocorrendo a um nó intermediáriopropaga para a origem através de pressão reversa (backpressure)


X.25

❒ Em conseqüência, pacotes são entreguesconfiavelmente e na seqüência ao destino; o controlede crédito por fluxo garantia compartilhamento justo

❒ Pondo “inteligência na rede” fazia sentido nos anos70 (terminais burros sem TCP)

❒ Hoje, TCP e fibra, praticamente livre de erros, favorecem deslocar a “inteligência para a borda darede”; adicionalmente, roteadores gigabit nãoconseguem dar conta do custo do processamento X.25

❒ Como resultado, X.25 está se tornando extinto


Frame Relay

❒ Projetado no final dos anos 80 e muito usado nosanos 90

❒ CVs do FR não usam controle de erros❒ Controle de fluxo (taxa) é fim a fim; muito

menor custo de processamento do que controle de fluxo baseado em créditos a cada enlace


Frame Relay (cont)

❒ Projetado para interligar rede locais de clientescorporativos

❒ Cada CV é como um “cano” carregando tráfego agregadoentre dois roteadores

❒ Cliente corporativo aluga serviço FR de uma rede públicade Frame Relay (p.ex, da Embratel ou Telemar)

❒ Como alternativa, cliente grande pode construir umarede Frame Relay particular.


Frame Relay (cont)

❒ Frame Relay implementa principalmente CVs permanentes (fluxos agregados)

❒ Campo de ID do CV de 10 bits no cabeçalho do Quadro

❒ Se IP transportado por cima do FR, o ID do CV que corresponde ao endereço IP do destino é procurado na tabela de CVs local

❒ Comutador FR apenas descarta quadros com CRC ruim (o TCP retransmite..)


Frame Relay - Controle de Taxa no CV

❒ CIR = Committed Information Rate (Taxa de Informação Comprometida), definida para cada CV e negociada na hora de criar o CV; o cliente pagabaseado na CIR

❒ bit DE = bit Discard Eligibility (Eligibilidade de Descarte) no cabeçalho do Quadro

❍ bit DE = 0: prioridade alta, quadro dentro da taxacombinada; a rede tenta entregá-lo “custe o que custar”

❍ bit DE = 1: prioridade baixa, quadro “marcado”; a rede o descarta quando um enlace se torna congestionado (ié, quando excedido o limiar)


Frame Relay - CIR e Marcação de Quadros

❒ Taxa de Acesso: taxa R do enlace de acesso entreroteador de origem (cliente) e comutador FR de borda (provedor); 64 kbps < R < 2 Mbps

❒ Tipicamente, muitos CVs (um por roteadordestino) multiplexados no mesmo tronco de acesso; cada CV tem sua própria CIR

❒ Comutador FR de borda mede taxa de tráfego paracada CV; ele marca (ié. DE ← 1) os quadros queexcedem a CIR (estes podem ser descartados maistarde)


Frame Relay - Controle de Taxa

❒ Provedor de Frame Relay “quase” garante taxa CIR (excetoquando ocorre overbooking)

❒ Sem garantias de retardo, mesmo p/ tráfego de prioridade alta

❒ Retardo dependerá em parte do intervalo da medição da taxa, Tc; quanto maior Tc, maior irregularidade (mais rajadas) pode ter o tráfego injetado na rede, e maior será o retardo

❒ Provedor Frame Relay deve realizar um estudo cuidadoso de engenharia de tráfego antes de comprometer uma CIR, para quepossa sustentar seu compromisso e impedir overbooking

❒ CIR de Frame Relay é o primeiro exemplo de um modelo de cobrança que depende da taxa de tráfego numa rede de pacotes

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