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Comutação de pacotes
Não há um estabelecimento de um caminhodedicado Compartilhamento de enlaces ou partes de enlaces
Não há reserva de recursos Não guarda informação de estado
Comutação de pacotes
Informações a serem enviadas são quebradasem pacotes Pacotes contém dados e cabeçalho (informação de
controle) → maior overhead
Cabeçalho inclui informação para permitir a escolha deuma rota (roteamento) para o pacote
Comutação de pacotes
Comutação de pacotes (fonte: Stallings)
Comutação de pacotes
Nós intermediários (comutadores de pacotes,também chamados roteadores) têm a função deencaminhar os pacotes Nós armazenam e processam
Roteamento, controle de fluxo e controle de erros
Maioria usa uma transmissão do tipo armazena-e-reenvia (store-and-forward)
Pode-se usar prioridades
Comutação de pacotes
Multiplexação estatística Pacotes de diferentes fontes compartilham um meio
físico sob demanda Ordem dos pacotes é aleatória ou estatística
Diferente do TDM
Comutação de pacotes
A
B
C
a
b
cc
ac bc
N
tt+3
tt+3
Multiplexação estatística
Comutação de pacotes
Comutação de pacotes (fonte: Kurose)
Comutação de pacotes
Atrasos (ex.: Kurose pag. 22) Processamento
Avaliação do cabeçalho e para onde direcionar o pacote
Enfileiramento Pacote espera em uma fila para ser transmitido Influi mais quando a rede está congestionada Se a fila está cheia → perda do pacote
Transmissão Número de bits / taxa de transmissão
Kurose chama de atraso de armazenagem e reenvio
Propagação Distância entre nós / velocidade de propagação
Comutação de pacotes
Ex.: Internet Analogia: restaurante que não faz reservas
Comutação de pacotes
Vantagens Uso otimizado do meio Ideal para dados Erros recuperados no enlace onde ocorreram
Comutação de pacotes
Desvantagens Sem garantias de banda, atraso e variação do atraso
(jitter) Por poder usar diferentes caminhos, atrasos podem ser
diferentes Variação do atraso Ruim para algumas aplicações tipo voz e vídeo
Overhead de cabeçalho Disputa nó-a-nó Atrasos de enfileiramento e de processamento a cada
nó
Comutação de pacotes
Ex.: Kurose pag. 23 Ler Seção 1.4 do Kurose
Comutação de pacotes
Comutação de mensagens segue o mesmoprincípio Maior atraso fim-a-fim Maior probabilidade de haver erros Menor overhead do cabeçalho
Comutação de células também segue o mesmoprincípio Células de tamanho fixo
Roteamento por hardware
Melhor gerenciamento de buffers
Menor atraso fim-a-fim Menor probabilidade de haver erros Maior overhead do cabeçalho
Efeito do tamanho do pacote no tempo de transmissão (fonte: Stallings)
Comutação de pacotes
Mensagem completa (40 octetos) e cabeçalho (3octetos) Figura a: envio de uma vez → 129 tempos de octeto Figura b: envio em 2 pacotes → 92 tempos de octeto Figura c: envio em 5 pacotes → 77 tempos de octeto Figura d: envio em 10 pacotes → 84 tempos de octeto
Comutação de pacotes
Quebra de pacote diminui o tempo detransmissão pois pode haver sobreposição Transmissões em paralelo
Porém um pacote muito pequeno pode aumentaro atraso Cada pacote tem uma parte fixa de cabeçalho → mais
pacotes implica mais cabeçalhos
Applet do Kurose
Comutação
Comutação de circuitos x comutação de pacotes (fonte: Tanenbaum)
Comutação de pacotes
Dois tipos de redes: circuito virtual x datagrama Circuito virtual
Roteia pacotes através do número de circuito virtual Identificador local do nó → tamanho menor do que o
endereço
É composto de um caminho (não dedicado) Pacote continua sendo armazenado nó-a-nó
Mantém informações de estado Tabela de tradução de números de circuitos virtuais
Orientado a conexão Se há uma falha em um enlace o circuito virtual se
desfaz Ex.: ATM, X.25 e frame relay
Circuito virtual 1/3 (fonte: Stallings)
Circuito virtual 2/3 (fonte: Stallings)
Circuito virtual 3/3 (fonte: Stallings)
Roteamento dentro de uma rede circuito virtual (fonte: Tanenbaum)
Comutação de pacotes
Datagrama Roteia pacotes através do endereço de destino Cada pacote é tratado independentemente Pacotes carregam o endereço completo Pacotes podem chegar fora de ordem Não mantém informações de estado Geralmente não orientado a conexão Ex.: IP
Datagrama 1/3 (fonte: Stallings)
Datagrama 2/3 (fonte: Stallings)
Datagrama 3/3 (fonte: Stallings)
Roteamento dentro de uma rede datagrama (fonte: Tanenbaum)
Circuito virtual x datagrama (fonte: Tanenbaum)
Modelo em camadas
Redes de computadores são sistemas complexos Decomposição dos sistemas em elementos realizáveis
Maioria das redes são organizadas como uma sériede camadas Permite a divisão de um problema grande e complexo Cada camada implementa um serviço
Utiliza serviços da camada inferior
Protocolo Conjunto de regras e convenções necessárias à
comunicação
Arquitetura de rede Conjunto de camadas e protocolos
Modelo em camadas
Implementação de redes Arquiteturas proprietárias → diferentes máquinas sem
comunicação Arquiteturas abertas ou normalizadas
Ex.: OSI e TCP/IP
Modelo em camadas
Analogia da organização de uma viagem aérea (fonte: Kurose)
Modelo em camadas
Analogia da organização de uma viagem aérea:
visão estruturada (fonte: Kurose)
Modelo em camadas
Viagem aérea: serviços (fonte: Kurose)
transporte de pessoas e bagagem de balcão a balcão
entrega entre centros de despacho de bagagem
transporte de pessoas entre portões de embarque
encaminhamento do avião de aeroporto a aeroporto
roteamento da aeronave da origem ao destino
Implementação distribuída (fonte: Kurose)
passagem (compra)
bagagem (verificação)
portões (carga)
decolagem
navegação aérea
passagem (reclamação)
bagagem (receber)
portões (descarga)
aterissagem
navegação aérea
roteamento do avião
aero
port
o de
part
ida
aero
port
o de
cheg
ada
sites de tráfego aéreo intermediários
roteamento do avião roteamento do avião
Modelo em camadas
Analogia (fonte: Tanenbaum)
I like rabbits
Location A
3
2
1
3
2
1
Location B
Message Philosopher
Translator
Secretary
Information for the remote translator
Information for the remote secretary
L: Dutch Ik vind konijnen leuk
Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk
J'aime bien les
lapins
L: Dutch Ik vind konijnen leuk
Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk
Modelo em camadas
Quatro conceitos Entidade: elemento ativo em cada camada (ex.:
processo ou placa de interface de rede) Serviço: indica o que a camada faz Interface: indica aos processos acima como acessar a
camada Protocolo: regras e convenções usadas na
conversação entre uma camada de uma máquina e amesma camada de outra
Dados não são passados diretamente de umacamada (N) para outra
Modelo em camadas
Modelo de cinco camadas (fonte: Tanenbaum)
Modelo em camadas
Transmissão de dados para o modelo de
cinco camadas (fonte: Tanenbaum)
Modelo em camadas
Funções Controle de erro Controle de fluxo Segmentação e remontagem Multiplexação Estabelecimento de conexão
Uma única função pode estar em mais de umacamada
Modelo em camadas
Serviço Conjunto de primitivas (operações) que uma camada provê
à camada superior Tipos de primitivas de serviço
Pedido (Request), Indicação (Indication), Resposta(Response), Confirmação (Confirm)
Nome de uma primitiva: X-nome.tipo, X indica a camada Exemplo: T-Connect.Request
Camada genérica (N) Oferece serviço (N) à camada (N+1) e usa o serviço (N-1)
Modelo em camadas
Entidade (N + 1)
Serviço (N)
Camada (N + 1)
Camada (N)
Entidade (N + 1)
N–Conn.Req N–Conn.Ind N–Conn.RespN–Conn.Conf
Primitivas de serviço
Modelo em camadas
Entidade (N)
Entidade (N-1)
Entidade (N)
Entidade (N-1)
Serviço (N-1)
Serviço (N)
Protocolo (N)
Usuárias do Serviço (N) Entidades (N+1)Camada (N+1)
Camada (N)
Camada (N-1)
Cooperação entre entidades
Modelo em camadas
Protocolo Conjunto de regras que governam o formato e o significado
de quadros, pacotes ou mensagens trocadas entreentidades pares de uma camada
Interação entre camadas PDU (Protocol Data Unit)
Troca de informações entre entidades pares Contém informações de controle do protocolo e possivelmente
dados do usuário SDU (Service Data Unit)
Troca de informações entre duas entidades adjacentes PCI (Protocol Control Information)
Bloco de informações de controle do protocolo de uma camada
Modelo em camadas
(N+1) PDU
(N) SDU(N) PCI
(N) PDU
Camada (N+1)
Camada (N)
Interação entre camadas
Modelos de referência
Modelo OSI Modelo TCP/IP Modelo híbrido
Modelo OSI
Interconexão de sistemas heterogêneos →modelo de referência para a interconexão desistemas abertos da ISO (modelo OSI da ISO)
Modelo em sete camadas Física, enlace, rede, transporte, sessão, apresentação
e aplicação
Conceitos centrais Serviço Interface Protocolo
Camadas do modelo OSI
Física Provê serviços de transmissão e recepção de bits Define as interfaces elétricas e mecânicas, as
características de sincronização e a especificação domeio de transmissão
Enlace Controle de acesso a um meio compartilhado,
montagem de dados em quadros, endereçamento edetecção de erros
Provê serviços de comunicação de quadros comcontrole de fluxo e controle de erros
Camadas do modelo OSI
Rede Encaminhamento Roteamento Controle de congestionamento
Transporte Provê serviço fim-a-fim
Entrega ordenada livre de erros Entrega sem garantia de ordenação
Camadas do modelo OSI
Sessão Estabelecimento de sessões entre usuários de
diferentes máquinas Delimitação e sincronização da troca de dados Esquemas de pontos de verificação e de recuperação
Apresentação Lida com a sintaxe e a semântica das informações
Compressão e codificação dos dados Descrição dos dados
Aplicação Provê aplicações de rede
Modelo OSI (fonte: Tanenbaum)
Modelo OSI
CA
CP
CT
CN
Dados
Dados
Dados
CDL
Dados
Dados
DadosCDL
Bits
DadosCS
Aplicação
Apresentação
Sessão
Rede
Transporte
Enlace
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Rede
Transporte
Enlace
Física
Usuário A Usuário B
Transmissão de dados
Modelo TCP/IP
Modelo em quatro (cinco) camadas Host/rede (física e acesso à rede), inter-redes,
transporte e aplicação
Camadas Host/rede (física e acesso à rede)
Não é detalhada no modelo
Inter-redes Protocolo IP
Transporte Protocolos TCP e UDP
Aplicação
Modelo TCP/IP
Correspondência entre o OSI e o TCP/IP (fonte: Tanenbaum)
Modelo híbrido
Modelo em cinco camadas Física, enlace, rede, transporte e aplicação
Modelo híbrido (fonte: Tanenbaum)
Bibliografia
Tanenbaum – Capítulo 1 Kurose – Capítulo 1 Soares – Capítulos 1, 2, 3 e 5 Stallings – Capítulos 3 e 4 Giozza – Capítulos 1 e 2 O. C. M. B. Duarte, “Redes de Computadores”,
Apostila do GTA/UFRJ, 2004