Redes de Comunicação

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Prof. Sérgio Colcher [email protected] Redes e Sistemas de Comunicação

Topologias Formas de Comutação Redes e Sistemas de Comunicação

Topologias Formas de Comutação

2

Redes de Comunicação

Sistema de Comunicação

Componentes da Rede

§ Dispositivos Terminais

·A origem ou o destino de uma mensagem

§ Meios

·Oferecem a base para a transmissão

·Interconectam os dispositivos

§ EventuaisEquipamentos Intermediários

(2)

5

· A origem ou o destino de uma mensagem

§ Meios

· Oferecem a base para a transmissão

· Interconectam os dispositivos

§ Eventuais Equipamentos Intermediários

6

§ Meios

·Ofereçe o caminho para a transmissão de dados

Conectam-se organizados segundo umaTopologia

Tipos de Ligação

Ponto a Ponto

Multi-Ponto

Formas de Utilização do Meio (Sentido da Transmissão)

ou

Simplex

Half-duplex

Full-duplex

(3)

9

Tipos de Sinal

§ Sinal Analógico

·Variação Contínua

§ Sinal Digital

·Variação Discreta

·Intervalo de Sinalização: T

Qualquer informação pode ser transmitida através de sinal analógico ou digital

T

1 0 1 1 0 0 1 1 0 0

10

Tempo de Transmissão x Tempo de Propagação

Tempo de Transmissão

total transm prop

prop

t t t

t d

v

= +

=

t Tempo de Propagação Tempo de

Transmissão

Tempo de Transmissão x Tempo de Propagação

t Tempo de

Transmissão

Tempo de Propagação

sinaliz

total transm prop prop

prop

t t t N T t

t d

v

= + = ´ +

=

Analogia: Esteira de uma Linha de Montagem

(4)

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

§ Meios

·Ofereçe o caminho para a transmissão de dados

· A origem ou o destino de uma mensagem

§ Meios

· Ofereçe o caminho para a transmissão de dados

· Interconectam os dispositivos

§ Eventuais Equipamentos Intermediários

Topologias para WANs

(5)

17

Topologia Totalmente Ligada

Enlace

Inviável:

( 1) 2 E=n n-

18

Topologia Parcialmente Ligada

§ Desafios:

· Endereçamento

· Tabelas de Rotas

· Políticas e Algoritmos de uso dos recursos

o “Comutação”

Enlace

Rede Geograficamente Distribuída

§ Desafios:

· Tabelas de Rotas

· Políticas e Algoritmos de uso dos recursos

CENTRAL

CENTRAL CENTRAL

CENTRAL

§ Desafios:

· Tabelas de Rotas

· Políticas e Algoritmos de uso dos recursos

(6)

21

Central

Exemplo: Telefonia

22

Central

(7)

25

Central

26

Central

Comutação de Circuitos

§ Estabelecimento da Conexão (Roteamento)

§ Transferência de Informação

§ Desconexão

Fases

Um caminho permanece dedicado entre origem e destino durante

todo o tempo de conexão

B

D A

E

C

Comutação de Circuitos: Visão Temporal

(8)

29

Analogia: Comitiva passando por ruas previamente fechadas

30

Comutação de Circuitos: Características

§ Necessidade deestabelecimentoerompimentode conexões

· roteamentoapenas no momento do estabelecimento da conexão

· endereçamentonecessário apenas para o estabelecimento da conexão

· Estabelecimento e Rompimento de conexões são conhecidos como procedimentos de sinalização

§ Umcanalpermanece dedicado durante todo o tempo daconexão

· Conexão = chamada = ligação

§ Retardo de transferência das informações através da conexão é constante

Retardo

Constante Continuidade Preservada

Pergunta:

§ A Comutação de Circuitos é uma boa opção para o suporte a tráfego de dados convencionais em aplicações como:

·Recuperação de páginas web (WWW)

·Terminal remoto

·Envio de mensagens

·...

(9)

33

Para tráfego contínuo Para tráfego de dados convencionais

• Como voz e vídeo sem compressão.

• Dados produzidos continuamente.

• A comutação de circuitos preserva a continuidade pois o retardo é constante.

• Transferência de arquivos, correio eletrônico,

emulação de terminal, recuperação de páginas web, etc.

• Dados produzidos em rajadas.

• A comutação de circuitos representa um

grande desperdício.

34

Alternativas para Tentar Diminuir o Desperdício da Comutação de 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

Comutação de Mensagens

AC

EB A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

AC

EB

(10)

37

38

§ Não existe fase de estabelecimento de chamada nem de desconexão

§ Cada mensagem possui cabeçalho com informações necessárias 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

Comutação de Pacotes

2EB 1EB 1 AC

2AC 3AC

• É necessário um cabeçalhoem cada pacote para

identificação de endereço de origem e de destino

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

2EB

1EB 1 AC

2AC 3AC

• Cada pacote pode ser roteadode forma

independente

(11)

41

1 AC 3AC 2EB

2AC 1EB

A

B

C

D

E

• Os pacotes podem chegar fora deseqüência no destino

42

A

B

C

D

E

3 AC 2AC 1EB

1AC 2EB

• Necessidade deseqüenciar no destino

Tempo de Processamento e Enfileiramento 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.

(12)

45

Pergunta:

§ A Comutação de Pacotes é uma boa opção para tráfegos sensíveis a atrasos e suas variações

46

Canais dedicados durante o tempo de existência da conexão

Retardo Constante

Continuidade da Informação

Desperdícios se o tráfego não é Constante

Utilização do meio de acordo com a demanda

Evita desperdícios da Comutação de Circuitos para tráfego em rajadas

Retardo é uma variável aleatória

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

Formato Geral de Pacotes

Informação Origem

Destino Seq

Cabeçalho ou Overhead

Parte útil ou Payload

Poderia haver mais overheads:

Segurança, prioridade etc.

(13)

49

§ Roteamento

§ Armazenamento

§ Detecção de erros de transmissão

§ Retransmissão

§ Seqüenciação

50

§ De 1950 a 1970 vários estudos foram conduzidos sobre redes geograficamente distribuídas de computadores.

§ O mais significativo em termos de impacto foi, provavelmente, a ARPANET, colocada em

funcionamento em setembro de 1969.

§ Inicialmente, a ARPANET se utilizava de linhas diretas, ponto a ponto, convencionais entre

equipamentos internos da rede (chamados roteadores).

Redes Geograficamente Distribuídas

§ Ao longo da das décadas de 1970 e 1980, surgiram várias outras redes importantes baseadas na idéia de comutação de pacotes.

§ Passou a se tornar então interessante, ao invés de se fazer ligações diretas entre os roteadores,

aproveitar essas redes já existentes para interligar esses equipamentos.

(14)

53

R

R R

R E E

E

E E E E

54

Sub-rede 3

R

R R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4 E

E E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

Custo de Comunicação Elevado Circuitos para satélite Enlaces de microondas Cabos de longa distância

REDES PÚBLICAS

Sub-rede 3

R

R R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4

E E

E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

(15)

57

Sub-rede 3 R

R E

Sub-rede 1

E E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2 E

Sub-rede 4 E

R

58

Sub-rede 3 R

R E

Sub-rede 1

E E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2 E

LAN

E

R

Sub-rede 3

R

R R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4

E E

E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

Sub-rede 3 R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4

E E

E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

R

(16)

61

Sub-rede 3 R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4 E

E E

WAN

E E

Sub-rede 2

R

62

Sub-rede 3

R

R R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4 E

E E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

Sub-rede 3 R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4

E E

E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

R

REDE DE BACKBONE

R

R E E

Sub-rede 1

Sub-rede 4

E E

E Sub-rede

5

E E

Sub-rede 2

R

(17)

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 acesso direto a terminais de usuários

o Podem conter redes inteiras que servem comobackbonepara a interconexão de outras redes

· Administradas por vários prestadores de serviço

66

WANs e a Internet

A Internet, Intranets e Extranets

§ A Internet

· Grupo mundial de de redes interconectadas

· Não pertence a indivíduos ou grupos

§ Intranets e Extranets

WANs e a Internet

Conexões 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

Topologias para LANs

(18)

69

Topologias para LANs

§ Procuram evitar os problemas mais complexos das topologias

· que demandam grandes investimentos em operação e manutenção

oEvitam, por exemplo, roteamento

70

Topologias mais usadas em Redes Locais

(e algumas Metropolitanas)

§ Barra

§ Anel

§ Estrela

Topologia em Barra Barra

(19)

73

Barra

§ Fisicamente opera emBroadcast(Difusão)

· Endereçamento criado (em um nível superior de abstração) para permitirUnicast

· O Broadcast é trivial de implementar

oEndereço Especial

• No padrão IEEE 802 = FF FF FF FF FF FF

§ Existe ModoEspiãoou ModoPromíscuo

§ Possibilidade deColisão

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

74

Topologia em Anel

Interface do Anel

Anel Anel com Repetidor Interno

(20)

77

Anel com Repetidor Externo

78

Estação em Falha

Estação Ativa

Relés de Bypass

Do Anel

Do Anel Para

o Anel

Para o Anel

Modo Escuta Modo Transmissão Modo Bypass

Anel

§ Pela forma de utilização, opera emBroadcast(Difusão)

·Endereçamento criado (em um nível superior de abstração) para permitirUnicast

·O Broadcast de informação é trivial de implementar

oEndereço Especial

• No padrão IEEE 802 = FF FF FF FF FF FF

§ Existe ModoEspiãoou ModoPromíscuo

§ Possibilidade de transmissão em momentos inoportunos

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

(21)

81

Concentrador

82

Duplo Anel com Concentradores

Repetidor

Anel Secundário

Anel Primário

Repetidor

FALHA

(22)

85

FALHA

86

Topologia em Estrela

Estrela

A

F

B

C

D E

A

F

B

C

D E

Estrela

(23)

89

A

F

B

C

D E

Estrela

90

A

F

B

C

D E

Estrela

PABX

§ Private Automatic Brach eXchange

·Centrais privativas para telefonia

oTradicionais operam com comutação de circuitos

A

F

B

C

D E

Estrela

(24)

93

Estrela

A

F

B

C

D E

94

Anel-Estrela: Concentrador

§ Topologia Lógica

· Anel

§ Topologia Física

· Estrela

Barra-Estrela: HUBS Hub = Repetidor Mutiporta

§ Sinal transmitido em uma porta qualquer gera repetição em todas as demais

§ Ligação entre Estação e Hub éhalf-duplex

· Modelo de uma barra: somente uma única transmissão válida por vez

o Possibilidade decolisões

§ Pela sua simplicidade, normalmente hubs são plug-and-play

· dispensam qualquer configuração (ou até mesmo qualquer software embarcado).

Hub

(25)

97

Múltiplos Concentradores

98

Múltiplos Concentradores

Hubs, Concentradores e Switches

Hub ou Switch

Switch

§ Múltiplos caminhos internos e buffers

· Possibilidade devárias transmissões simultâneas

· Enlacesfull-duplexentre estação e switch

§ Costumam permitir configuração e gerência

· têm software para uma série de funções importantes

· Em muitos casos (fabricantes), contêmSO e comandos própriosde configuração

(26)

101

Hubs e Switches

§ Veremos mais sobre a evolução e diferenças entre esses equipamentos quando discutirmos os vários equipamentos de interconexão

·Repetidores, pontes, hubs, roteadores, switches, gateways etc.

102

WLANs

§ Wireless LANs

Perguntas ?

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