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Redes e Sistemas de ComunicaçãoTopologias

Formas de Comutação

Redes e Sistemas de ComunicaçãoTopologias

Formas de Comutação

Redes de Comunicação

2


3


Sistema deComunicação

4

Componentes da Rede

§ Dispositivos Terminais· A origem ou o destino de

uma mensagem§ Meios

· Oferecem a base para atransmissão

· Interconectam osdispositivos

§ Eventuais EquipamentosIntermediários


5

Componentes da Rede



· Oferecem a base para atransmissão




6

Componentes da Rede



· Ofereçe o caminho para atransmissão de dados




Conectam-se organizadossegundo uma Topologia

7

Tipos de Ligação

Ponto a Ponto

Multi-Ponto

8

Formas de Utilização do Meio (Sentido da Transmissão)

ou

Simplex

Half-duplex

Full-duplex

9

Tipos de Sinal

§ Sinal Analógico· Variação Contínua

§ Sinal Digital· Variação Discreta· Intervalo de

Sinalização: TQualquer informação pode ser transmitida

através de sinal analógico ou digital

T

1 1 1 1 10 0 0 0 0

10

Tempo de Transmissão x Tempo de Propagação

Tempo de Transmissão

total transm prop

propprop

t t tdt

v

= +

=

t

Tempo dePropagação

Tempo deTransmissão

11

Tempo de Transmissão x Tempo de Propagação

t

Tempo deTransmissão

Tempo dePropagação

sinaliztotal transm prop prop

propprop

t t t N T tdt

v

= + = ´ +

=

12

Analogia: Esteira de uma Linha de Montagem

13

Classificação

§ Redes Geograficamente Distribuídas:· WANs - Wide Area Networks.

§ Redes Locais:· LANs - Local Area Networks.

§ Redes Metropolitanas:· MANs - Metropolitan Area Networks.

§ Outras:· SANs - Storage Area Networks.· CANs - Campus Area Networks.

14

Componentes da Rede








15

Componentes da Rede








16

Topologias para WANs

17

Topologia Totalmente Ligada

Enlace

Inviável:( 1)

2n nE -

=

18

Topologia Parcialmente Ligada

§ Desafios:· Endereçamento· Tabelas de Rotas· Políticas e

Algoritmos de usodos recursos

o “Comutação”

Enlace

19

Rede Geograficamente Distribuída

§ Desafios:· Endereçamento· Tabelas de

Rotas· Políticas e

Algoritmos deuso dosrecursos

o “Comutação”

20


CENTRAL

CENTRALCENTRAL

CENTRAL

CENTRAL

CENTRAL

§ Desafios:· Endereçamento· Tabelas de Rotas· Políticas e Algoritmos de uso

dos recursoso “Comutação”

21

Central

Exemplo: Telefonia

22

Central

Exemplo: Telefonia

23

Central

Exemplo: Telefonia

24

Central

Exemplo: Telefonia

25

Central

Exemplo: Telefonia

26

Central

Exemplo: Telefonia

27

Comutação de Circuitos

§ Estabelecimento daConexão (Roteamento)

§ Transferência deInformação

§ Desconexão

Fases

Um caminho permanece dedicadoentre origem e destino durante

todo o tempo de conexão

B

DA

EC

28

Comutação de Circuitos: Visão Temporal

29

Analogia: Comitiva passando por ruas previamente fechadas

30

Comutação de Circuitos: Características

§ Necessidade de estabelecimento e rompimento de conexões· roteamento apenas no momento do estabelecimento da conexão· endereçamento necessário apenas para o estabelecimento da

conexão· Estabelecimento e Rompimento de conexões são conhecidos

como procedimentos de sinalização§ Um canal permanece dedicado durante todo o tempo da conexão

· Conexão = chamada = ligação§ Retardo de transferência das informações através da conexão é

constante

31

RetardoConstante

ContinuidadePreservada

32

Pergunta:

§ A Comutação de Circuitos é uma boa opção para osuporte a tráfego de dados convencionais emaplicações como:· Recuperação de páginas web (WWW)· Terminal remoto· Envio de mensagens· ...

33


Para tráfego contínuo Para tráfego de dadosconvencionais

• Como voz e vídeo semcompressão.

• Dados produzidoscontinuamente.

• A comutação decircuitos preserva acontinuidadepois o retardo éconstante.

• Transferência de arquivos,correio eletrônico,emulação de terminal,recuperação de páginasweb, etc.

• Dados produzidos emrajadas.

• A comutação de circuitosrepresenta umgrandedesperdício.

34

Alternativas para Tentar Diminuir o Desperdício da Comutaçãode Circuitos para o Tráfego de Dados Convencionais

§ Comutação de Mensagens· Hoje em dia, não é utilizada na prática mas é a base para

a comutação de pacotes

§ Comutação de Pacotes· Utilizada na prática

35

Comutação de Mensagens

AC

EB

A

B

C

D

E

36

A

B

C

D

E

ACEB


37


38


§ Não existe fase de estabelecimento de chamada nem dedesconexão

§ Cada mensagem possui cabeçalho com informaçõesnecessárias ao seu encaminhamento

§ Store-and-Forward· Em cada nó tem que armazenar, escolher rota e encaminhar

§ Introduz grandes atrasos nas mensagens· Na origem, tem que esperar toda a mensagem ser

produzida para transmitir· Em cada nó, tem que esperar toda a mensagem

chegar antes de encaminhá-la

39

Comutação de Pacotes

2EB 1EB

1 AC2AC3AC

• É necessário umcabeçalho em cadapacote paraidentificação deendereço deorigem e dedestino

A

B

C

D

E

40

A

B

C

D

E

2EB

1EB

1 AC

2AC

3AC

• Cada pacotepode serroteado deformaindependente


41

1 AC 3AC

2EB

2AC

1EB

A

B

C

D

E


• Os pacotespodemchegar forade seqüênciano destino

42

A

B

C

D

E

3 AC 2AC

1EB

1AC

2EB


• Necessidadede seqüenciarno destino

43

Tempo de Processamento e Enfileiramento

44


§ Não há necessidade de estabelecimento de conexão

§ Endereçamento necessário em todos os pacotes

§ Retardo de transferência é uma variável aleatória.

§ Rota pode mudar ao longo da conversação.

45

Pergunta:

§ A Comutação de Pacotes é umaboa opção para tráfegos sensíveisa atrasos e suas variações

46


Canais dedicados durante otempo de existência da conexão

Retardo Constante

Continuidade da Informação

Desperdícios se o tráfego não éConstante

47


Utilização do meio de acordo com ademanda

Evita desperdícios da Comutação deCircuitos para tráfego em rajadas

Retardo é uma variável aleatória

Na presença de tráfego contínuo, torna-sedifícil manter a continuidade da informação(necessita controles especiais)

48

Formato Geral de Pacotes

InformaçãoOrigemDestino Seq

Cabeçalhoou

Overhead

Parte útilou

Payload

Poderia haver mais overheads:Segurança, prioridade etc.

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§ Roteamento§ Armazenamento§ Detecção de erros de

transmissão§ Retransmissão§ Seqüenciação

50


51


§ De 1950 a 1970 vários estudosforam conduzidos sobre redesgeograficamente distribuídas decomputadores.

§ O mais significativo em termos deimpacto foi, provavelmente, aARPANET, colocada emfuncionamento em setembro de1969.

§ Inicialmente, a ARPANET seutilizava de linhas diretas, ponto aponto, convencionais entreequipamentos internos da rede(chamados roteadores).

52

Redes Geograficamente Distribuídas

§ Ao longo da das décadas de 1970 e 1980, surgiramvárias outras redes importantes baseadas na idéiade comutação de pacotes.

§ Passou a se tornar então interessante, ao invés dese fazer ligações diretas entre os roteadores,aproveitar essas redes já existentes para interligaresses equipamentos.

53

R

R

R

R

E

E

EE

E

E

E

54

Sub-rede3

R

R

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

55

Redes Geograficamente Distribuídas

Custo de Comunicação ElevadoCircuitos para satéliteEnlaces de microondasCabos de longa distância

REDES PÚBLICAS

56

Sub-rede3

R

R

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

57

Sub-rede3

R

R

E

Sub-rede1

E

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

E

Sub-rede4

E

R

R

58

Sub-rede3

R

R

E

Sub-rede1

E

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

E

LANE

R

R

59

Sub-rede3

R

R

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

60

Sub-rede3

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

R

R

61

Sub-rede3

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

WAN

E

E

Sub-rede2

R

R

62

Sub-rede3

R

R

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

63

Sub-rede3

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

R

64

REDE DEBACKBONE

R

R

E

E

Sub-rede1

Sub-rede4

EE

E

Sub-rede5

E

E

Sub-rede2

R

65

LANs, WANs e a Internet

LANs e WANs

§ LANs· Estendem-se por pequenas áreas

geográficas· Interconectam os dispositivos finais· Administradas por uma única empresa

§ WANs· Interconectam LANs ou outras WANs

mas também podem oferecer acessodireto a terminais de usuários

o Podem conter redes inteiras que servemcomo backbone para a interconexão deoutras redes

· Administradas por vários prestadores deserviço

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WANs e a InternetA Internet, Intranets e Extranets

§ A Internet· Grupo mundial de de redes interconectadas· Não pertence a indivíduos ou grupos

§ Intranets e Extranets

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WANs e a InternetConexões com a Internet

§ Tecnologias de Acesso à Internet· DSL (Digital subscriber line, linha digital do assinante) de

banda larga· WANs sem fio· Serviços móveis· Linhas alugadas· Metro Ethernet

§ Tipos de Conexões com a Internet· Residências e Pequenos Escritórios· Negócios

68

Topologias para LANs

69

Topologias para LANs

§ Procuram evitar os problemas mais complexos dastopologias· que demandam grandes investimentos em operação e

manutençãoo Evitam, por exemplo, roteamento

70

Topologias mais usadas em Redes Locais(e algumas Metropolitanas)

§ Barra§ Anel§ Estrela

71

Topologia em Barra

72

Barra

73

Barra

§ Fisicamente opera em Broadcast (Difusão)· Endereçamento criado (em um nível superior de abstração)

para permitir Unicast· O Broadcast é trivial de implementar

o Endereço Especial• No padrão IEEE 802 = FF FF FF FF FF FF

§ Existe Modo Espião ou Modo Promíscuo§ Possibilidade de Colisão

· Necessidade Controle de Acesso ao Meio (Medium AccessControl – MAC)

74

Topologia em Anel

75

Interface do Anel

Anel

76

Anel com Repetidor Interno

77

Interface do Anel

Anel com Repetidor Externo

78

Estaçãoem Falha

EstaçãoAtiva

Relés de Bypass

79

Interface do Anel

DoAnel

DoAnel

DoAnel

Parao Anel

Parao Anel

Parao Anel

Modo Escuta Modo TransmissãoModo Bypass

80

Anel

§ Pela forma de utilização, opera em Broadcast (Difusão)· Endereçamento criado (em um nível superior de abstração)

para permitir Unicast· O Broadcast de informação é trivial de implementar

o Endereço Especial• No padrão IEEE 802 = FF FF FF FF FF FF

§ Existe Modo Espião ou Modo Promíscuo§ Possibilidade de transmissão em momentos

inoportunos· Necessidade Controle de Acesso ao Meio (Medium Access

Control – MAC)

81

Concentrador

82

Duplo Anel com Concentradores

Repetidor

83


AnelSecundário

AnelPrimário

Repetidor

84


AnelSecundário

AnelPrimário

FALHA

85


AnelSecundário

AnelPrimário

FALHA

86

Topologia em Estrela

87

Estrela

A

F

B

C

DE

88

A

F

B

C

DE

Estrela

89

A

F

B

C

DE

Estrela

90

A

F

B

C

DE

Estrela

91

PABX

§ Private Automatic Brach eXchange· Centrais privativas para telefonia

o Tradicionais operam com comutação de circuitos

92

A

F

B

C

DE

Estrela

93

Estrela

A

F

B

C

DE

94

Anel-Estrela: Concentrador

§ Topologia Lógica· Anel

§ Topologia Física· Estrela

95

Barra-Estrela: HUBS

96

Hub = Repetidor Mutiporta

§ Sinal transmitido em uma porta qualquergera repetição em todas as demais

§ Ligação entre Estação e Hub é half-duplex· Modelo de uma barra: somente uma única

transmissão válida por vezo Possibilidade de colisões

§ Pela sua simplicidade, normalmente hubssão plug-and-play· dispensam qualquer configuração (ou até

mesmo qualquer software embarcado).

Hub

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Múltiplos Concentradores

98

Múltiplos Concentradores

99

Hubs, Concentradores e Switches

Hub ou Switch

100

Switch

§ Múltiplos caminhos internos e buffers· Possibilidade de várias transmissões simultâneas· Enlaces full-duplex entre estação e switch

§ Costumam permitir configuração e gerência· têm software para uma série de funções importantes· Em muitos casos (fabricantes), contêm SO e comandos próprios de

configuração

101

Hubs e Switches

§ Veremos mais sobre a evolução e diferenças entreesses equipamentos quando discutirmos os váriosequipamentos de interconexão· Repetidores, pontes, hubs, roteadores, switches,

gateways etc.

102

WLANs

§ Wireless LANs

104

Perguntas ?

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