Gerenciamento de Redes de Computadores 07

Gerenciamento de Redes de

Computadores

Kelly Alves

WAN – Comutação

 Comutação é a forma como serão alocados os recursos para

transmissão na rede

 Comutação de circuitos

 Pressupõe existência de caminho físico dedicado

 Iniciada quando necessário e finalizada quando a comunicação estiver concluída

 Semelhante a circuito telefônico

 Comutação de pacotes

 Não há estabelecimento de caminho dedicado  Compartilhamento dos recursos comuns

 Mensagem é transmitida nó a nó  Utiliza circuitos virtuais

Comutação por Circuitos

• Vantagens

– Garantia de recursos

– Disputa pelo acesso somente na fase de conexão – Não há processamento nos nós intermediários – Controles nas extremidades

• Desvantagens

– Desperdício de banda nos períodos ociosos – Recuperação de erros fim a fim

Comutação por Pacotes

• Vantagens

– Maior aproveitamento dos links – Uso otimizado do meio

• Desvantagens

– Aumento do tempo de transferência das mensagens – Não garante taxa de transmissão

• Comutação por mensagens

Mesmo princípio dos pacotes, mas com blocos de dados maiores

Circuitos x Pacotes

Característica Com. por

circuito Com. por pacotes

Circuito físico dedicado Sim Não

Largura de banda Fixo Variável

Desperdício de banda? Sim Não

Armazenamento nos nós Sim Não

Requer conexão prévia Sim Não

Congestionamento Início da

WAN – Circuitos virtuais

 Circuito lógico criado em rede física compartilhada “Provedores”

 ATM, Frame Relay, X.25

 SVC (Switched virtual circuit) “Comutado”

 Dinamicamente estabelecidos sob demanda  3 fases

○ estabelecimento do circuito; ○ transferência dos dados; ○ Encerramento da conexão.

 Custo menor, uso de banda maior

 PVC (Permanent virtual circuit)

 Conexões com transferência de dados constante  Maior custo, uso de banda menor (menos overhead)

 Geralmente comum em Provedores por que pode-se controlar a taxa de transferência contratada.

WAN – PDUs

• Protocol Data Unit

• É a informação transmitida como uma unidade em uma rede,

que pode transportar informações de controle ou dados

• Conforme a camada do modelo OSI, tem diferentes nomes:

– Camada física – bit

– Camada de enlace – frame (quadro) – Camada de rede – packet (pacote) – Camada de transporte – segmento – Demais – dados

Frame Relay

 Baseado no antigo X.25 (linhas telefônicas antigas)

 Removeu as correções de erro (menos overhead), por causa dos meios com menos interferência (ruídos) (X.25 era baseado em linhas telefônicas

analógicas)

 Trabalha com frames de tamanho variável

 Frames transmitidos na camada 2 do modelo OSI

 Correção de erro fica a cargo dos endpoints

 Não há correção, apenas retransmissão  Mais velocidade no meio

 Utiliza Circuitos Virtuais

 Mais comum é o PVC

 Tornou-se popular

 Links baratos (comparados com outras tecnologias)  Facilidade de administração

Frame Relay – o quadro

– Address – endereço

– DLCI (Data link connection identifier) – Identifica o circuito virtual ao qual o pacote pertence

– FECN (Forward Explicit Congestion Notification),BECN,DE (Discard Elegibility)

– Data – Tamanho variável, 1.600 octetos máximo recomendado – FCS (Frame Check Sequence) – Verificação de CRC

Frame Relay – Controle de Congestionamento

 Protocolo não usa controle de fluxo link a link

 O Controle de congestionamento no frame relay inclui:

o Admission Control: rede decide aceitar ou não um novo pedido de conexão, baseado no solicitante e na banda restante

o Traffic descriptor consiste de 4 elementos:

a) Commited information rate (CIR) – velocidade garantida em bit/s

b) Commited Burst size (BC) – número máximo de unidades de informação transmitidas em um tempo T

c) Excess Burst Size (BE) – número máximo não garantido que a rede tentará transportar no tempo T

• O Controle é realizado pelos nodes Frame Relay

• Os nodes fazem cumprir o acordado na conexão (Traffic

Descriptor)

• O controle é a “notificação explícita”

– Bits FECN e BECN são ativados caso seja detectada

congestionamento. No caso do FECN, o nó origem notifica o destino. BECN é o contrário

– Tráfego acima do CIR tem o bit “Discard Eligible” marcado – Tráfego acima do CIR + EIR é descartado automaticamente

Frame Relay – LMI (Link Management Interface)

 Link Management Interface – Extensões de frame relay

utilizadas para melhor gerenciamento

1. LMI Global addressing extension

 DLCIs passam a ter endereços Globais e não apenas locais  Melhora visualização da rede e comunicação com as interfaces

2. LMI Virtual Circuit status

 Comunicação entre os nós para reportar status dos circuitos virtuais, evitando perda de dados e de banda

3. LMI multicasting extension

 Permite criação de grupos multicast na rede

Frame Relay versus X.25

• Frame relay aproveita os links mais confiáveis do que os

projetados para o X.25

• X.25 opera nas camadas OSI 1,2 e 3. Frame relay apenas

na 1 e 2

– Menos processamento em cada nó

• X.25 envia pacotes, Frame relay envia frames

– Supressão dos campos de correção de erro e controle de fluxo

• X.25 possui largura de banda fixa

ATM – Asynchronous transfer mode

• Mais comum na atualidade, não há camada OSI específica

– Normalmente situada nas camadas 1, 2 e 3

• Independente de tecnologias

• Frames são chamados de CÉLULAS (tamanho fixo)

• Células

– Tamanho fixo: 53 bytes (5 de cabeçalho)

• 48 bytes de informação propriamente dita – Facilidade de tratamento pelos switches

– Maior overhead (excesso de cabeçalhos)

• Redes de alta velocidade ( Até 622 Mbps – fibra)

– Desenhado para implementação por hardware

ATM – Células

• Uso de células principalmente para reduzir instabilidades,

principalmente em aplicações de voz e vídeo

– Pacotes Ethernet (1500 bytes) tinham latência alta nos meios disponíveis à época

• Tamanho pequeno dá tempo para correções

• Fundamentalmente orientada a conexão

ATM – Asynchronous transfer mode

• Conceitos de conexão:

– Virtual Channel (VC)

• Provê o transporte de células com o mesmo identificador (VCI)

– Virtual Path (VP)

• Grupo de VCs que possui o mesmo destino (VPI)

– Valores de VPI e VCI são locais e não globais

• Camadas

– Física – Análoga à camada física do modelo OSI – ATM – Mutiplexação e encaminhamento das células

– ATM Adaptation Layer (AAL) – Adapta cada protocolo das camadas superiores na camada AAL ATM

• Gigabit Ethernet, IP, Frame Relay recebem tratamentos diferentes e serão adaptados pelo AAL

ATM – Células

• ATM Adaptation Layer (AAL)

– Define como tratar pacotes de camadas superiores nas células ATM (Ex. Giga Ethernet, IP, Frame Relay)

– Segmentação e reunião (quebra dos pacotes em células) – Corrige erros de transmissão e realiza controle de fluxo

ATM – QoS (Quality of Service)

• Quando um VC do ATM é iniciado, o tipo de tráfego

associado tem de ser informado

• Tipos básicos

– CBR – Constant Bit Rate – valor constante

– VBR – Variable Bit Rate – valor deve cumprir uma média – ABR – Available Bit Rate – valor mínimo garantido

– Unspecified Bit Rate – todo o restante disponível

HDLC – High Level Data Link Protocol

 Protocolo atua na camada de enlace, e é normatizado pela ISO

13239

 Provê serviço orientado ou não à conexão

 Orientado a bit (bit stuffing)

 Pode ser usado em links síncronos ou assíncronos

 Baseado no protocolo SDLC, da IBM

 Usado com pequenas mudanças em vários protocolos

 Cisco usa frame proprietário HDLC

 Suporta full ou half duplex

Estrutura do frame HDLC

• Flag – identificador do campo (01111110 ou 7E)

• Adress – endereço de destino – 8 bits

• Control – 8 ou 16 bits

• Data – dados em si; tamanho variável

• CRC = FCS – Computado sobre todo o frame, incluindo

Address, Control e Data

HDLC – Tipos de frames

• Unnumbered frames (U-frames) – Usados para

gerenciamento do link (ex. conexões lógicas entre nós)

• Information frames (I-frames) – Carregam os dados

propriamente ditos

• Supervisory Frames (S-frames) – usados para controle de

erro e fluxo.

HDLC – modos de operação

 Ponto a ponto ou multiponto

 Estações secundárias só transmitem quando a primária instruir  Não balanceada (uma estação controla as demais)

 Asynchronous Response Mode (ARM)

 Ponto-a-ponto e Full Duplex

 Estações secundárias transmitem quando quiserem  Não balanceada

 Asynchronous Balanced Mode (ABM)

 Ponto-a-ponto e Full Duplex

Protocolos WAN - PPP

– Transferência ponto-a-ponto entre nós de uma rede

• Pode prover

– Autenticação, Encriptação e Compressão de dados

• Usado em vários tipos de meios

– Cabos seriais, linhas telefônicas, telefone celular, rádio

• Usado em larga escala para internet

– Conexões dial-up via modem

– PPPoA (over ATM) e PPPoE (over Ethernet) para ADSL

• Camada 2 do modelo OSI • Derivado do HDLC

PPP – Características básicas

• Usou especificações do HDLC como base do frame

• Configuração modular (LCP e NCP) do link permitiu uso bastante extenso

• Configuração automática via Link Control Protocol

– LCP Link Control Protocol - configuração automática da transmissão (tamanho do datagrama, negocioção, uso de autenticação e compressão, etc).

– Dados só são transmitidos após a conexão PPP e os parâmetros LCP devidamente estabelecidos

• Suporte a múltiplos protocolos da camada 3

– NCP - Network Control Procotol provê recursos diferentes para cada protocolo – Mais de um protocolo pode ser usado ao mesmo tempo; mais de uma

PPP – Autenticação

• Autenticação é opcional

– Depende da finalidade do link e do meio utilizado

• Negociada durante o setup do LCP

• PAP (Password Authentication Protocol)

– Simples negociação de usuário e senha

– Transmite informações em texto simples (inseguro) – Em desuso por causa das preocupações com segurança

• CHAP (Challenge Handshake Authentication Proto.)

– Usa criptografia para comparação do “challenge”

– O “método” da encriptação reside nas máquinas e não é transmitido via Link

MPLS - Multi-Protocol Label Switching

• Multi-Protocol Label Switching

• Necessidades

– Backbone internet flexível, escalável, com QoS diferenciado – Arquitetura clássica CLIP (Classical IP over ATM) apresenta

limitações e overhead

• CLIP

– Routers IP e comutadores ATM, topologias segregadas

– Cada rede tem protocolos próprios de roteamento e sinalização – Abordagem tradicional torna-se muito onerosa, com tráfego de

MPLS – Problemas nas rotas IP

• Decisão de roteamento IP:

• Base no endereço de destino (destination-based routing)

– Decisão com base exclusivamente no cabeçalho

– Processamento do cabeçalho relativamente complexo (Lookup da tabela de rotas; Decremento do TTL; CRC)

• Base na métrica de menor custo

– Falta de balanceamento nas ligações

MPLS – Objetivos

• Princípios básicos de outros multicamadas (IP Switching,

da Ipsilon e Tag Switching, da Cisco)

• Objetivo principal é eliminar o overhead da arquitetura IP

sobre ATM

– Porém, MPLS suporta múltiplos protocolos

• Topologia única e compartilhamento de informação entre

roteadores

• Estabelece uma associação entre as informações de

camadas 2 e 3 (multi-camada)

MPLS – Termos

 FEC – Forwarding Equivalence Class

 Conjunto de Ips que segue o mesmo caminho ou são processados da mesma maneira por um LSR (roteador da tecnologia MPLS)

 Label

 Identificador de tamanho fixo para um FEC

 Pode ser codificado em campos existentes nos frames ( ATM VCI/VPI ou Frame Relay DLCI)

 LDP – Label Distribution Protocol

 LSR – Label Switching Router

 Roteador capaz de executar tanto IP quanto MPLS  Pode ser Label Edge Router – LER (Borda)

 LSP – Label Switched Paths

MPLS – Operação

 Protocolos de roteamento estabelecem rotas com os destinos (e.g.

OSPF)

 LDP (Label Distribution Protocol) estabelece os labels para os

destinos da rede

 LER (Label Edge Router) recebe o pacote e aplica a label

 Label se localiza entre cabeçalho das camadas 2 e 3  Informação do label é local (muda a cada hop)

 LSR (Label Switching Router) encaminham os pacotes pela rede

 A) hop-by-hop – Cada LSR escolhe o próximo nó

 B) explicit routing – LER especifica os nós (nem sempre são todos!)

 LER remove o label e entrega o pacote

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Kelly Alves