Redes de Comunicação - PUC-Rioinf1640/inf1640_files/menu/material/...Formas de Comutação Redes...
Transcript of Redes de Comunicação - PUC-Rioinf1640/inf1640_files/menu/material/...Formas de Comutação Redes...
Prof. Sérgio [email protected]
Redes e Sistemas de ComunicaçãoTopologias
Formas de Comutação
Redes e Sistemas de ComunicaçãoTopologias
Formas de Comutação
Redes de Comunicação
2
Redes de Comunicação
3
Redes de Comunicação
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
Sistema deComunicação
5
Componentes da Rede
§ Dispositivos Terminais· A origem ou o destino de
uma mensagem§ Meios
· Oferecem a base para atransmissão
· Interconectam osdispositivos
§ Eventuais EquipamentosIntermediários
Sistema deComunicação
6
Componentes da Rede
§ Dispositivos Terminais· A origem ou o destino de
uma mensagem§ Meios
· Ofereçe o caminho para atransmissão de dados
· Interconectam osdispositivos
§ Eventuais EquipamentosIntermediários
Sistema deComunicação
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
§ Dispositivos Terminais· A origem ou o destino de
uma mensagem§ Meios
· Ofereçe o caminho para atransmissão de dados
· Interconectam osdispositivos
§ Eventuais EquipamentosIntermediários
Sistema deComunicação
Conectam-se organizadossegundo uma Topologia
15
Componentes da Rede
§ Dispositivos Terminais· A origem ou o destino de
uma mensagem§ Meios
· Ofereçe o caminho para atransmissão de dados
· Interconectam osdispositivos
§ Eventuais EquipamentosIntermediários
Sistema deComunicação
Conectam-se organizadossegundo uma Topologia
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
Rede Geograficamente Distribuída
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
Comutação de Circuitos
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
Comutação de Mensagens
37
Comutação de Mensagens
38
Comutação de Mensagens
§ 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
Comutação de Pacotes
41
1 AC 3AC
2EB
2AC
1EB
A
B
C
D
E
Comutação de Pacotes
• Os pacotespodemchegar forade seqüênciano destino
42
A
B
C
D
E
3 AC 2AC
1EB
1AC
2EB
Comutação de Pacotes
• Necessidadede seqüenciarno destino
43
Tempo de Processamento e Enfileiramento
44
Comutação de Pacotes
§ 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
Comutação de Circuitos
Canais dedicados durante otempo de existência da conexão
Retardo Constante
Continuidade da Informação
Desperdícios se o tráfego não éConstante
47
Comutação de Pacotes
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.
49
Rede Geograficamente Distribuída
§ Roteamento§ Armazenamento§ Detecção de erros de
transmissão§ Retransmissão§ Seqüenciação
50
Rede Geograficamente Distribuída
51
Rede Geograficamente Distribuída
§ 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
66
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
67
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
Duplo Anel com Concentradores
AnelSecundário
AnelPrimário
Repetidor
84
Duplo Anel com Concentradores
AnelSecundário
AnelPrimário
FALHA
85
Duplo Anel com Concentradores
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
97
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 ?
Prof. Sérgio [email protected]
OBRIGADO