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Comutação de circuitos, de pacotes e de mensagens                                                                         ...
Estabelecimento de circuito virtual                                                                                       ...
Asynchronous Transfer Mode (ATM)                                                                                          ...
Célula ATM                                                                                                                ...
Arquitetura de frame relay                                                                                                ...
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  1. 1. Agenda Redes de Computadores Instituto de Informática - UFRGS ! Introdução ! Frame relay ► Comutação de circuitos ► Arquitetura ► Comutação de pacotes ► Formato de quadros Circuitos virtuais, frame relay e ATM Comutação de mensagens ► ! Asynchronous Transfer Mode (ATM) (redes WAN) ! Circuitos virtuais ► Arquitetura ATM Instituto de Informática - UFRGS ► Estabelecimento ► Camadas ATM ► Transferência de dados ► Encerramento A. Carissimi -22/9/2008 Aula 16 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 2 Introdução Tipos de infra-estrutura de rede ! Comunicação entre dois dispositivos exige um meio ! Três paradigmas para conectar fonte ao destino: ► Enlaces ponto-a-ponto ou multiponto (controle de acesso ao meio) ► Comutação de circuitos (Circuit switching) ► ...mas e se eles estiverem em locais (meios) diferentes? ► Comutação de pacotes (Packet switching) ! Virtualização da camada de enlace, isso é, uma rede como camada ► Comutação de mensagens (Message switching) de enlace ! Diferença é a reserva ou não de recursos da rede (buffers, largura É o que tipicamente acontece com as redes WAN (Wide Area Networks) de banda dos enlaces, etc) e o uso compartilhado do meio ou não Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ► PPP (Point to Point Protocol) A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 Assinante Rede telefônica Provedor de acesso Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 3 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 4
  2. 2. Comutação de circuitos, de pacotes e de mensagens Comparação entre os tipos de comutação Circuito Mensagem Pacote ! Comutação de circuitos ► Em nível físico: usa TDM ou FDM (originalmente projetado para telefonia) ► Criação de um caminho “real” entre fonte e destino ► Recurso está alocado havendo ou não informação sendo enviada ! Comutação de pacotes Apropriado para o envio de dados Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ► ► Informação é dividida e enviada em unidades de tamanho fixo (pacotes) ► Duas abordagens: circuito virtual e datagrama A 1 2 B A 1 2 B A 1 2 B ! Comutação de mensagens A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 ! Retardos variáveis e imprevisíveis (circuito/mensagem) contra fixos e previsíveis (pacote) ► Similar a comutação de pacotes porém, agora, pacotes possuem tamanho ! Adaptação de velocidades (pacote/mensagem) versus velocidade fixa variável (mensagem) ! Melhor aproveitamento da capacidade dos enlaces (pacote) versus desperdícios temporais Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 5 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 6 Redes de comutação de pacotes Circuito virtual em redes WAN ! Redes de circuitos virtuais ! Circuito virtual é um caminho (isto é, uma série de enlaces e ► Define um caminho os sistemas finais origem e destino comutadores de pacotes) entre sistemas finais origem e destino ► Composto por uma série de enlaces entre comutadores de pacotes ► Dados entre sistemas finais “fluem” sempre pelo mesmo caminho (isto é, passam pelos mesmos enlaces e comutadores) ! Redes datagramas Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS A B ► Não há caminho pré-estabelecido entre os sistemas finais origem e destino ► Dados entre sistemas finais podem usar caminhos diferentes para chegar Sistemas A, B, C ao seu destino - Computador ou - Roteador ou Três fases: A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 - bridge C - Estabelecimento (setup) comutadores - Transferência de dados - Encerramento (teardown) Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 7 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 8
  3. 3. Estabelecimento de circuito virtual Switched Virtual Circuit ! Como definir um circuito virtual? ! Definição de um circuito virtual por demanda ► Tabela de redirecionamento identificando o fluxo de quadros entre A e B ! Necessário uma negociação entre os comutadores ! Duas abordagens: ► Protocolo de sinalização ► Permanent Virtual Circuit (PVC) ► Estabelecimento → Requisição de setup/Reponse (ack) ► Switched Virtual Circuit (SVC) ► Encerramento → teardown request/ teardown ack PVC Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Porta VCI Porta VCI Porta VCI Porta VCI ► A definição é feita pelo administrador do sistema e gravado e todos comutadores 1 14 3 -- 2 22 3 -- ► Estabelece um circuito entre A e B, mesmo se não é usado 1 2 1 3 A B ► Representa custo (leasing do caminho) e desperdício A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 3 2 ► Envolve exatamente um par de sistemas finais (identifica fonte e destino!!) 77 ► Havendo n destinos é necessário n PVCs 1 2 ! Solução: uso de SVCs Porta VCI Porta VCI 1 66 2 -- Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 9 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 10 Transferência de dados Estudo de casos ! Encaminhamento de um quadro até o destino é feito com base na ! Asynchronous Transfer Mode (ATM) tabela de redirecionamento (posicionamento do circuito virtual) ! Redes Frame relay Porta VCI Porta VCI Porta VCI Porta VCI 1 14 3 66 2 22 3 77 1 2 1 3 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS A B 14 77 3 2 66 22 1 2 A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 Porta VCI Porta VCI 1 66 2 22 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 11 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 12
  4. 4. Asynchronous Transfer Mode (ATM) Camadas ATM ! Protocolo orientado a comutação de células Suporte a serviço convencionais Tráfego baixa taxa de transmissão orientados ou não a conexão ! Projetado pela ATM-forum e adotado pela ITU-T e quadros pequenos (controle de fluxo e de erro) ! Arquitetura baseada em três camadas: AAL, ATM e PHY ! Uso típico em redes de telefonia e IP Fluxo stream constante AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 Tráfego sem controle de erro e de fluxo Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ATM AAL AAL ATM ATM ATM ATM Físico Facilidade para: A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 PHY PHY PHY PHY Pode ser qualquer porém foi - roteamento projetado para SONET - gerenciamento de tráfego - Alta taxa de transmissão - comutação - Facilidade de delimitar células - multiplexação Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 13 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 14 Application Adaptation Layer (AAL) Arquitetura ATM ! Projetado para flexibilizar o uso do ATM para diferentes perfis de ! Dispositivos de usuários e comutadores ATM tráfego e uso. ► User to Network Interface (UNI) → dispositivo a comutador ► Quatro tipos diferentes: AAL1, AAL2, AAL3/4 e AAL5 ► Network to Network Interface (NNI) → comutador a comutador ! Dividido em duas subcamadas: ! Elementos ► Convergence sublayer (CS) ► Transmission Path (TP) VC VP ► Aceita dados das camadas superiores e prepara-os para serem Virtual Paths (VP) TP Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ► fragmentados pelo SAR ► Virtual Circuit (VC) ► Funcionalidade depende do nível de AAL ! Conexão virtual ► Segmentation e Reassembly (SAR) ► Identificada por um VPI (Virtual Path Identifier) e VCI (Virtual Circuit identifier) A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 ► Responsável pela fragmentação na origem e pela remontagem no destino ► Permite um roteamento hierárquico Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 15 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 16
  5. 5. Célula ATM Princípio de funcionamento 5 bytes 48 bytes ! Antes de enviar células é necessário criar um canal virtual Header payload ► Canal virtual é uma seqüência de enlaces ATM ► Pode ser permanente ou dinâmico 53 bytes ! Protocolo de sinalização Q.2931 ► Executado por comutadores ATM e por sistemas finais Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Cabeçalho da célula (header): VCI1 VCI2 VCI3 VCI4 ► 28 bits para determinação de VPI/VCI (modificado de enlace a enlace) H1 Com1 Com2 Com3 H2 ► 3 bits para tipo do payload ► 1 bit para determinar tráfego de alta ou baixa prioridade A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 ► 8 bits para código de detecção de erro VCI1 VCI2 VCI3 VCI4 IP R1 Com1 Com2 Com3 R2 IP Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 17 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 18 Frame relay Características do frame relay ! Rede WAN baseada em circuitos virtuais ! Oferece taxas maiores que o X.25 (1.544 Mpbs – 44.376 Mbps) ! Alternativa para substituir protocolo X.25 ! Opera nos níveis físico e de enlace ► X.25 envolve controle em niveis de enlace e de rede ► Funciona como backbone para qualquer nível de rede ► Oferece taxas de transmissão de até 64 kbps ! Permite tráfego por demanda (bursty) Define uma camada de rede (X.25) sobre outra camada de rede (Internet) ► ! Faz detecção de erro mas não faz controle de fluxo, nem de erro ► Implica em custos de gerenciamento e processamento Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ► Quadros frame relay com erros são “silenciosamente” descartados ! Alternativa a leasing de linhas telefônicas ! Oferece suporte para circuitos PVC e SVC ► n locais → n*(n-1)/2 linhas (full-duplex) ► Linhas = troncos T1 e T3 A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 ► Linhas T1 possui taxa fixa (1.544 Mpbs) ► Perfil de tráfego não é esse Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 19 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 20
  6. 6. Arquitetura de frame relay Formato do quadro frame relay Baseado no quadro HDLC Versão simplificada flag endereço informação FCS flag Enlace (sem campo controle) do HDLC Físico Qualquer protocolo reconhecido pela ANSI DLCI CR EA DLCI FECN BECN DE EA 6 1 1 4 1 1 1 1 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! DLCI: identificador do circuito virtual (10 bits) Roteador A Roteador B ! C/R: indicação se o quadro é comando ou resposta ► Não é usado pelo frame relay em si, é disponibilizado para os níveis A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 superiores ! Circuitos virtuais → data link connection identifier (DLCI) ! EA (extended address): define formatos em 2, 3 ou 4 bytes para o campo de endereços ! Comutadores frame relay → tabela de redirecionamento de DLCI (EA=1, indica último byte) Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 21 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 22 Formato do quadro frame relay (cont.) Considerações finais sobre frame relay Baseado no quadro HDLC ! Frame Relay Assembler/Disassembler (FRAD) flag endereço informação FCS flag (sem campo controle) ► Módulo funcional que prepara quadros de outros protocolos para serem transportados em quadros frame relay DLCI CR EA DLCI FECN BECN DE EA ► Pode ser o próprio comutador frame relay ou dispositivo a parte 6 1 1 4 1 1 1 1 ! Voice Over Frame Relay (VOFR) ► Transporte de voz digitalizada Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Local Management Information (LMI) ! Forward Explicit Congestion Notification (FECN): ► Protocolo utilizado para controlar e gerenciar interfaces frame relay ► Informa o destino da ocorrência de congestionamento na rede ► e.g.: mecanismo keepalive, multicast, consulta a status do comutador ! Backward Explicit Congestion Notification (BECN): A. Carissimi -22/9/2008 A. Carissimi -22/9/2008 ► Informa a origem da ocorrência de congestionamento na rede ! Quality of Service (QoS) ! Discard Eligibility (DE) ► Frame relay oferece suporte para tratamento de QoS e congestionamento ► Prioridade do quadro frame relay → utilizada como critério para descartar quadros em caso de congestionamento Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 23 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 24
  7. 7. Leituras complementares ! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition), Prentice Hall 1999. ► Capítulo 11 ! Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a edição), Campus, 2003. Capítulo 1, seção 1.5 Instituto de Informática - UFRGS ► ► Capítulo 2, seção 2.5.5 A. Carissimi -22/9/2008 Sistemas Operacionais Distribuídos e de Redes 25

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