1

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/151.6 – Topologias de Rede

� Interligação completa – todos os nós estão ligados diretamente entre si

* Elevado desempenho* Atraso mínimo:

• Não existe encaminhamento entre nós* Dificuldade de expansão* Dispendiosa apenas se justifica, se:

• Nós forem dispositivos de conectividade• Redes com muito tráfego

Nó/Elemento de Rede

2

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Interligação parcial (malha incompleta) – apenas alguns nós estão ligados diretamente entre si

* Bom desempenho:• Nós com mais tráfego entre si continuam

ligados diretamente

* Mais utilizada que interligação completa:• Menor custo do que interligação completa

• Mais fácil expansão de rede

* Atraso de mensagens dependente de necessidade de passagem por nós intermédios, em virtude de:• Necessidade de encaminhamento de

mensagens entre nós, quando não ligados diretamente entre si

1.6 – Topologias de Rede

3

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Estrela - todos os nós ligados a um nó central

* Encaminhamento via nó central• Atraso máximo de um nó intermédio

* Facilmente expansível* Desempenho e fiabilidade limitados pelo

nó central (controlador):• Nó central mais complexo

– Encaminhador de mensagens– Exemplo: Switch => bom desempenho

• Nós periféricos mais simples– Não encaminham mensagens

1.6 – Topologias de Rede

Estrela com switch:Topologia hoje mais usada em LANs

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Árvore - conjunto de topologias em estrela ligadas entre si

* Características semelhantes à topologia em estrela

1.6 – Topologias de Rede

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Bus - todos os nós estão ligados a um meio de transmissão comum

* Baixo custo* Requer mecanismos de controlo de

acesso ao meio de Tx partilhado• Ex. CSMA (Carrier Sense Multiple Access)• Nós só podem transmitir mensagens

quando o meio de Tx estiver livre• Só pode transmitir um nó de cada vez

* Facilmente expansível* Cada nó monitoriza o bus e copia os

pacotes que lhe são destinados* Pacotes removidos nas terminações

do BusExemplo: Ethernet (bus físico)

1.6 – Topologias de Rede

6

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Anel - cada nó está ligado a outos dois nós (ponto-a-ponto)

* Nós c\ função de conectividade da rede:• Nós com função de encaminhador• Falha num nó e/ou quebra numa ligação

pode originar problemas em todo o anel• Inserção/remoção de um nó não é

imediata• Nós podem ter funções de repetidor

* Requer mecanismo de controlo de acesso ao meio, exemplo: token ring:• Token (testemunho) circula por todos os nós:

– Mensagens só podem ser transmitidas quando token passar por nó

• Confirmação de receção: – Recetor: modifica bit de ACKnowledge– Emissor: remove pacote por ele

transmitido, após volta completa

1.6 – Topologias de Rede

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Rede Local sem Fios (Wireless LAN)* Cumpre norma IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

802.11 (camadas 1 & 2 do modelo OSI)* Configuração em Infra-Estrutura:

• Conjunto de células interligadas por um backbone (cabo)• 1 Célula Vários utilizadores móveis• Sobreposição de células possibilitar roaming c\ conectividade

Infra-estrutura(ex. Ethernet)

ServidorPonto deAcesso

Terminal Móvel

1.6 – Topologias de Rede

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Rede Local sem Fios (Wireless LAN)* Velocidades máximas de 11 Mbit/s (802.11b) ou 54 Mbit/s (802.11g)* Velocidades futuras: ~500 Mbit/s c\ múltiplas antenas (802.11n e

802.11ac) em meio de transmissão partilhado:* Controlo de acesso à rede rigoroso c\ protocolo CSMA/CA(Collision

Avoidance): Sinais rádio broadcast sujeitos a interferências e desfasamentos:

• Exemplo: em função de diferentes localizações e distâncias de terminais a Ponto de Acesso

– Após verificação que canal está livre (CSMA: Carrier Sense Multiple Acces) • Comunicar à rede (Ponto de Acesso) intenção de usar meio

de transmissão durante intervalo de tempo (time slot)• Necessário receber “ok” da rede para poder transmitir

* Utilização de frequências na banda 2.4 GHz* Potenciais aplicações:

• Locais públicos Ligações temporárias• Empresas Poupança de cablagem / Mobilidade• Particulares Comodismo / Mobilidade

1.6 – Topologias de Rede

9

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/151.7 – Tipos de Comutação

� Tipos de Comutação:

* Circuitos* Mensagens* Pacotes

Mesmo tipo, apenas distinguidos por tamanho de mensagem

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Comutação de circuitos (CS: Circuit Switch):* Necessário “conquistar” vários troços dedicados da rede, desde

o emissor ao recetor, até se estabelecer o circuito* Possibilidade de não transmissão por congestionamento

impossível estabelecer ligação dedicada (não existência de “linha livre”)• Ex. pico de tráfego da passagem de ano

* Após estabelecimento de ligação (circuito) não existem atrasos de propagação:• Rede não efetua processamento ou armazenamento da

informação que nela circula* Apropriado para aplicações de ritmo constante

• Exemplo: voz / telefone tradicional

1.7 – Tipos de Comutação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Comutação de mensagens:* Não necessário estabelecimento de circuito, entre emissor e recetor* Sempre possível transmissão* Mensagens de diferentes aplicações e utilizadores partilham

recursos da rede (não usam ligações dedicadas): • Necessidade de processamento de mensagens em nós da rede

– Possibilidade de existência de atrasos em virtude de:• sobrecarga das filas de espera (buffers) dos comutadores• possibilidade de perdas de mensagens

* mensagens limitadas ao tamanho dos buffers* Exemplo: transmissão de serviços de dados não prioritários: e-mail

1.7 – Tipos de Comutação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Comutação de pacotes (PS: Packet Switch):* Semelhante a comutação de mensagens* Mensagens divididas em pacotes (mensagens mais pequenas)* Processamento num nó da rede efetuado pacote-a-pacote* Possibilidade de intermediar mensagens de diferentes

aplicações* Redução dos atrasos de propagação* Redução das dimensões das filas de espera* Maior complexidade – necessidade de introdução de mais

informação de controlo (cabeçalhos dos pacotes)

1.7 – Tipos de Comutação

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

Tempo de transmissão

Comutação de mensagens / pacotes:

T

T1 T2 T3

Mensagem = 3k

= 6 + T seg.Pacote = 1k

Comutador com tempo de atraso T

D3 = 4 + T seg.

(paralelismo de tarefas)

velocidade = 1k/s

Fonte DestinoSwitch

Para simplificação: * Desprezar Cabeçalhos• Considerar T =T1=T2=T3

EfeitosOpostos

1.7 – Tipos de Comutação

D1 D2 D3

Dn – instante dechegada de pacote Pn

P1 P2 P3

P1 P2 P3

14

R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/151.7 – Tipos de Comutação

Comutação de Circuitos:

Comutação de Pacotes/Mensagens:

Origem

Destino

Destino

Pacotes P1 e P2 c\ mesmo endereço Destinopodem efectuar percursos diferentes

OrigemComutador

Router

Dados efectuam sempre o mesmo percursoem circuito pré-estabelecido e dedicado para a comunicação

Cabeçalhoc\ EndereçoDestino

Dados

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Serviços Connection-oriented (com conexão):* Modelado a partir do sistema telefónico, ligação com 3 fases:

1) Estabelecimento, 2) Transferência de Dados, 3) Terminação* Todas as mensagens da mesma ligação com o mesmo percurso

• Garante ordem cronológica na chegada* Pode ser usado em Comutação de Circuitos e Pacotes/Mensagens* Apropriado para aplicações mais prioritárias

• Exemplo: transferência de dados por circuito virtual� Serviços Connectionless-oriented (sem conexão):

* Modelado a partir do sistema de correio postal* Comunicação a partir de mensagens independentes (Datagrama)

• Mesmo destino / percursos diferentes* Mensagens da mesma ligação podem não fazer o mesmo percurso

• Não garante ordem cronológica na chegada* Só pode ser usado em Comutação de Pacotes/Mensagens

• Exemplo: aplicações menos prioritárias, ex. ping (controlo rede)

1.8 – Tipos de Serviços

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15

� Linha Comutada:* Circuito temporário e previamente estabelecido antes de se iniciar

comunicação* Ligação dedicada estabelecida apenas durante o intervalo de tempo

necessário para a transmissão de informação entre 2 entidades* Após terminação de ligação, os recursos ocupados são libertados* Apropriado para entidades geradoras de pouco tráfego

• Ex. utilizadores de serviço telefónico� Linha Alugada/Dedicada:

* Circuito permanente com ocupação permanente de recursos* Não necessário estabelecimento de chamada para iniciar transmissão

de dados* Maior segurança e disponibilidade de recursos* Apropriado para entidades geradoras de muito tráfego

• Ex. empresas* Linha Semi-Permanente - linha comutada que pode ser configurada

como linha permanente (alugada)

1.8 – Linha Comutada/Alugada (Comutação Circuitos)

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R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/151.9 – Conceito de QoS

� Qualidade de Serviço:* A qualidade de um serviço é caracterizada pela sua fiabilidade,

avaliada pelos seguintes parâmetros:• Perdas de dados:

– Sobrecarga da rede– Encaminhamento incorreto

• Atrasos ou variações de atrasos (jitter) na receção de dados:– Sobrecarga da rede

• Ritmo de Transmissão* Rede deve satisfazer QoS (Quality of Service) acordado com

utilizador, usando os seguintes mecanismos:• Marcação e diferenciação de mensagens em função de diferentes

prioridades • Reserva de recursos e encaminhamento de mensagens em

função das diferentes prioridades• Sobredimensionamento da rede

QoS c\ + Prioridade => Menos Perdas Menos AtrasosRitmo necessário e constante