Aula07

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  1. 1. Introdução Redes de Computadores ! Comunicação em um enlace envolve a coordenação entre dois Instituto de Informática - UFRGS dispositivos: emissor e receptor ! Controle de fluxo: Controle de fluxo ♦ Quantos dados um emissor pode enviar antes de esperar uma confirmação (ack) do receptor ♦ Está relacionado com capacidade de bufferização no receptor Instituto de Informática - UFRGS ! Controle de erros: ♦ O que fazer quando apenas se detecta erros? ♦ Descarte do quatro seguido de retransmissão, porém: A. Carissimi -29-mars-10 ♦ O que retransmitir, como e quando? Aula 07 Redes de Computadores 2 Controle de fluxo Questões importantes ! Mecanismo de retro-alimentação que informa a fonte (emissor) a ! A duração da transmissão de um quadro depende: capacidade de recepção do destino (receptor) ♦ Tempo de propagação do sinal no meio ♦ Objetivo é evitar perda de dados por estouro em buffers de recepção ♦ Função da distância a ser percorrida e da velocidade de transmissão ♦ Destino necessita analisar quadros recebidos antes de enviar as camadas ♦ Tempo de duração do quadro superiores ♦ Função do tamanho do quadro e do tempo de propagação ! Mecanismos básicos: stop-and-wait e janela deslizante ! Característica do meio: half-duplex versus full-duplex Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Análise considerando transmissão sem erros (por enquanto) ! Quantidade de dados (quadros) que o emissor pode enviar antes de ♦ Todos os quadros são transmitidos com sucesso ser obrigado a parar de transmitir ♦ Nenhum quadro é perdido ♦ Protocolo Stop-and-wait → apenas um quadro A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 ♦ Nenhum quadro possui erros ♦ Protocolo Janela deslizante → capacidade da janela ♦ Ordem de chegada é igual a ordem de emissão Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4
  2. 2. Tempo de propagação Duração temporal de um quadro ! Velocidade de propagação (v): ! Função do tamanho do quadro (bits) e da taxa de transmissão (bps) ♦ Distância que um sinal percorre em um segundo (e.g. 3x108 m/s para a luz) ♦ Dado por L/R, onde L é tamanho do quadro e R a taxa de transmissão ! Tempo de propagação (t): ! Tempo total de transmissão (s) ♦ Tempo necessário para um sinal (bit) “viajar” de um ponto a outro ♦ Duração do quadro + tempo de propagação ♦ Obviamente é função da distância a ser percorrida A B Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS Tempo de propagação = t2 – t1 = d / v Tempo de propagação Tempo total da transmissão distância d Tempo de duração do quadro 1110001011 A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 v t1 Ex. IEEE802.3: Tempo para envio de um quadro de tamanho mínimo = 76.8 µs 1110001011 10 Mbps → 0.1µs por bit t2 Quadro com 64 bytes → 64 bytes x 8 bits x 0.1 µs = 51.2 µs Tempo de propagação p/ 2500 m de cabo coaxial = 25.6 µs Redes de Computadores 5 Redes de Computadores 6 Protocolo de controle de fluxo stop-and-wait Análise do método stop-and-wait A B ! Emissor só pode enviar um quadro i depois de ter recebido a Tempo de propagação confirmação da recepção do quadro i -1 Tempo de transmissão ♦ Definição de dois tipos de quadros: quadro de dados e quadros de controle (ACK) Do quadro em si A B B Tempo de propagação A 1 Tempo de 1 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS propagação ACK “segura” a ! Inconvenientes do Stop-and-wait 2 transmissão ♦ Subutiliza o meio de transmissão ACK ♦ Comunicação é sempre half-duplex mesmo quando o meio permite full-duplex ACK A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 2 ACK ! Exemplo: Canal de 1 Mbps e tempo de propagação = 1 ms, quadro de 1000 bits Os bits (sinais) levam tempo ♦ Se transmite um quadro a cada 2 ms + 1 ms (1000 bits * 0.000001 s), portanto a cada 3ms para se propagar no meio físico! do canal, apenas 1 ms é “útil” (considerando quadro ACK de duração desprezível) Redes de Computadores 7 Redes de Computadores 8
  3. 3. Análise de desempenho: stop-and-wait Uma constatação... ! O tempo total para enviar um quadro e receber um ack é dado por: ! Considerando tprop = 15 ms, para quadros de 1000 bytes (8000 bits) em uma rede de 1 Gbps. T = t prop + t frame + t proc + t prop + t ack + t proc A B A B ! Que pode ser aproximado por: T = 2 × t prop + t frame Dados Dados 15 ms 15 ms ! Eficiência da utilização do meio é: Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS 30.016 ms 0.008 ms 30.040 ms 0.008 ms ack 0.008 ms t t 1 15 ms 0.008 ms U= U= frame a= prop fazendo 0.008 ms 2 t prop + t frame t frame 1+ 2a 0.008 ms ack 15 ms A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 0.008 ms (obs.: diagramas fora de escala) (a) (b) Redes de Computadores 9 Redes de Computadores 10 Protocolo de controle de fluxo por janela deslizante Implementação da janela deslizante ! Problema do stop-and-wait é ter apenas um quadro em trânsito ! Dois tipos de quadros ! Melhoria é permitir que a fonte envie n quadros sem esperar pela ♦ Quadro de dados: informação e número de seqüência confirmação (ack) do destino ♦ Quadros de controle: Receive Ready (RR n) e Receive Not Ready (RNR n) ♦ Necessário que o destino informe sua capacidade de “absorção” de quadros ! Numeração seqüencial usando k bits (0 a 2k-1 ) ♦ Número de quadros enviados não deve ultrapassar capacidade de ♦ Limitação em k bits fornece o efeito módulo (e.g. k=2; 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3...) bufferização do destino Semântica dos quadros de controle: Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! ! Princípio básico: ♦ RR n: recebi até o quadro n-1; pode enviar o quadro n ♦ Numerar sequencialmente (módulo N) os quadros a serem transmitidos ♦ RNR n: recebi até o quadro n-1; mas não estou pronto para receber o quadro n ♦ Controlar os quadros enviados e recebidos RR e RNR tem efeito acumulativo A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 ! ♦ Informar continuamente a capacidade de “absorção” de quadros do destino Redes de Computadores 11 Redes de Computadores 12
  4. 4. Exemplo funcionamento janela deslizante (sem erros) Exemplo de janela deslizante janela janela Emissor Receptor 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 Q0 0 1 2 3 0 1 2 3 Q1 http://www.humboldt.edu/%7eaeb3/telecom/SlidingWindow.html 0 1 2 3 0 1 2 3 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS 0 1 2 3 0 1 2 3 RR2 A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 Q2 0 1 2 3 0 1 2 3 Q3 0 1 2 3 0 1 2 3 Q0 0 1 2 3 0 1 2 3 Redes de Computadores 13 Redes de Computadores 14 Implementação janela deslizante Análise do método janela deslizante Quadros enviados Quadros enviados e não confirmados A B A B e confirmados OU que podem ser enviados Tempo de propagação Tempo de propagação Tempo de transmissão Tempo de transmissão ... 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 ... do quadro do quadro SF : primeiro quadro não confirmado Tempo de propagação Si Si : quadro recentemente enviado (F ≤ i ≤ L) SF SL SL : último quadro possível de ser enviado Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS Quadros recebidos Quadros a serem recebidos OU e confirmados recebidos e ainda não confirmados Tempo de propagação A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 ... 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 ... RF : primeiro quadro possível de ser recebido ! Efeito pipeline que melhora a eficiência do canal Ri : janela de recepção (F ≤ i ≤ L) ! Se o canal é full-duplex → superposição quadros com ACK RL : último quadro possível de ser recebido RF Ri RL Redes de Computadores 15 Redes de Computadores 16
  5. 5. Análise de desempenho: janela deslizante Desempenho da janela deslizante (sem erros) ! O uso do canal depende do tamanho da janela e do parâmetro a ♦ Tempo de transmissão é W = n * t frame ♦ Normalizando tempo de transmissão t frame = 1; a → tempo de propagação ! Caso 1: W ≥ 2a + 1 ♦ O ack de um quadro i é recebido antes da capacidade da janela ter se esgotado, ou seja, é possível enviar continuamente Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Caso 2: W < 2a + 1 ♦ O emissor esgota sua capacidade de transmissão em t = W, ou seja, não pode transmitir mais quadros até receber um ack A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 1 para W ≥ 2a + 1 eficiência W para W < 2a + 1 (2a + 1) Redes de Computadores 17 Redes de Computadores W. Stallings Data & Computer Communications, 6ed, Prentice Hall. 18 Piggybacking Leituras complementares ! Otimização quando há dados sendo transmitidos nos dois sentidos ! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition), ! Envio da confirmação (RR n ou RNR n) junto com dados Prentice Hall 1999. ♦ Se não existe dados a serem enviados, se envia quadro RR n (RNR n) ♦ Capítulo 7, seção 7.1 e 7.3 ♦ Se existe dados a serem enviados, mas não existe ainda uma confirmação a ! Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a edição), Editora ser enviada, reenvia (repete) o último RR n ou RNR n. Campus, 2003. ♦ Capítulo 3, seções 3.3 e 3.4 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS A <Q0; RR0> B A <Q0; RR0> B <Q0; RR1> <Q1; RR0> <Q1; RR1> A. Carissimi -29-mars-10 A. Carissimi -29-mars-10 <Q0; RR2> <Q1; RR0> <Q2; RR0> Redes de Computadores 19 Redes de Computadores 20

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