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Prof. ArthurProf. ArthurTransmissão de DadosTransmissão de Dados A Camada de RedeA Camada de Rede
Transmissão de DadosTransmissão de Dados
Prof. ArthurProf. [email protected]@unip.br
20092009
O Modelo de Referência TCP/IPA Camada de Rede
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Prof. ArthurProf. ArthurTransmissão de DadosTransmissão de Dados A Camada de RedeA Camada de Rede
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Enlace de Dados
Camada de Física
Modelo de Referência TCP/IP
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Funções Principais
1. Prestar serviços à Camada de Transporte.
2. Estabelecer rotas da origem ao destino.
3. Selecionar rotas menos congestionadas
4. Compatibilizar problemas de comunicação em rotas que atravessem redes diferentes.
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1. Prestação de serviços à Camada de Transporte
Em algumas redes as camadas de Rede e de Transporte estão em equipamentos distintos.
Host A
Camada de Transporte
Host B
Camada de Transporte
Roteador 2
Camadade Rede
Roteador 1
Camadade Rede
• Sub-rede• Interface concessionária/usuário• Define a responsabilidade da
concessionária
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1. Prestação de serviços à Camada de Transporte
Objetivos:
• Os serviços devem ser independentes da tecnologia da sub-rede.
• Para a camada de Transporte, não interessa o número, tipo e topologia das sub-redes utilizadas.
• Os endereços da rede, passados para a camada de Transporte, devem ser uniformes.
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1. Prestação de serviços à Camada de Transporte
Estrutura Interna da Camada de Rede:
Circuitos Virtuais (CVs)
Datagramas
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais
H
HH
H
HH
A
C
D
FE
B
Host
RoteadorN
H
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais
CV com origem no roteador A e destino D:
No do CV Rota0 A – B – C - D1 A – E – F – D2 A – B – F - D3 A – E – C - D4 A – E – C – B – F - D
H
HH
H
HH
A
C
D
FE
B
Host
RoteadorN
H
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Prof. ArthurProf. ArthurTransmissão de DadosTransmissão de Dados A Camada de RedeA Camada de Rede
Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais
CV com origem no roteador B e destino D:
No do CV Rota0 B – C – D1 B – A – E – F - D2 B – F - D
Etc.
H
HH
H
HH
A
C
D
FE
B
Host
RoteadorN
H
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais - Características
• Os roteadores devem “lembrar” para onde enviar os pacotes de cada circuito virtual aberto que passa por ele. Cada roteador deve manter uma tabela para cada CV ativo.
• Os CVs A – B – C – D (com origem em A) e B – C – D (com origem em B) geram um conflito de rotas, o que exige um algoritmo para arbitrar esta situação.
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais - Características
• Cada pacote de bits deve conter: O número do CV O número de sequência Soma de verificação Sentido da transmissão, pois ela é full-duplex Etc.
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Datagramas - Características
• Os roteadores contém tabelas indicando as linhas de saída possíveis para uma determinada linha de entrada.
• Os datagramas devem conter o endereço de origem e de destino completos.
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais x Datagramas
Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs
Configuração do circuito
Desnecessário Obrigatório
Endereçamento Cada pacote contém os endereços completos da origem e do destino
Cada pacote contém um número único de CV
Informações sobre a conexão
Não tem Cada CV estabelecido exige controle na tabela da sub-rede
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais x Datagramas
Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs
Roteamento Cada pacote é roteado de forma independente
A rota é definida quando o CV é estabelecido e todos os pacotes seguem esta rota
Efeito de falhas no roteador
Nenhum, exceto para pacotes perdidos durante a queda
Todos os CVs que passam através do equipamento parado são encerrados
Controle de congestionamentos
Difícil Fácil
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Estrutura Interna da Camada de Rede
Circuitos Virtuais x Datagramas
Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs
Onde está a complexidade das funções necessárias?
Na camada de Transporte Na camada de Rede
Qualidade de serviço
Difícil Fácil, se for possível alocar recursos suficientes com antecedência para cada CV
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• Se a sub-rede utiliza datagramas internamente, a cada pacote que chega deve ser decidida qual a rota a seguir.
• Se a sub-rede utiliza CVs, somente a cada nova conexão a decisão da rota será tomada.
• Independente do algoritmo de roteamento adotado, ele deve observar algumas propriedades básicas para que o algoritmo seja utilizável.
2. Roteamento
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Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
2. Roteamento
Correção Funcionar sem erros.
Simplicidade De fácil entendimento e manutenção.
Estabilidade Em condições normais, manter constante sua
forma de operação.
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Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
2. Roteamento
Robustez Isolar uma rede de grande porte de falhas de
hardware e de software, do número de hosts, do número de roteadores, do número de linhas e de mudanças na topologia, não exigindo a reinicialização da rede a cada ocorrência de falha.
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Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
2. Roteamento
Equidade Ser imparcial.
Otimização Obter a melhor situação possível.
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Conflito entre Equidade e Otimização
2. Roteamento
Tráfego intenso entre AA’, BB’ e CC’
X
B’
X’
C’
CB
A’
A
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Conflito entre Equidade e Otimização
2. Roteamento
• Tráfego intenso entre AA’, BB’ e CC’ saturando a rede.
• Para maximizar o fluxo dever-se-ia interromper o tráfego XX’, o que pode não ser possível.
X
B’
X’
C’
CB
A’
A
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Conflito entre Equidade e Otimização
2. Roteamento
• Estabelecer uma relação de compromisso entre equidade e otimização para diminuir o número de hops diminuindo, com isto, o tempo de retardo para um pacote chegar ao seu destino e, desta forma, melhorar o throughput da rede.
X
B’
X’
C’
CB
A’
A
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Classes de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
• Adaptativos
• Não adaptativos
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Classes de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Adaptativos
Baseiam suas decisões de roteamento em medidas, ou estimativas, do tráfego da rede e na topologia.
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Classes de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Não Adaptativos
Baseiam suas decisões de roteamento no algoritmo, independentemente do tráfego na rede, e com base na topologia atual.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento pelo caminho mais curto
O conceito de caminho mais curto entre uma origem e um destino pode variar, dependendo do
• Menor número de hops
• Menor distância geográfica
• Menor tempo para percorrer o caminho
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por inundação (flooding)
Cada pacote de entrada é enviado para todas as linhas de saída, exceto para aquela em que chegou (conexões ponto-a-ponto).
Este algoritmo gera uma vasta quantidade de pacotes duplicados, e há a necessidade de uma técnica para minimizar este efeito.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por inundação (flooding)
Uma das técnicas possíveis é a adoção de contador de hops no cabeçalho do pacote, o qual é decrementado cada vez que o pacote passa por um roteador. Quando o contador zerar, o pacote é descartado.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por estado de enlace
Este algoritmo prevê que cada roteador da sub-rede deve fazer o seguinte:
1.Descobrir seus vizinhos e aprender seus endereços de rede.
2.Medir o retardo, ou o custo, até cada um de seus vizinhos.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por estado de enlace
3. Criar um pacote que informe tudo o que ele acabou de aprender.
4. Enviar esse pacote a todos os outros roteadores.
5. Calcular o caminho mais curto até cada um dos outros roteadores.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por estado de enlace
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento hierárquico
À medida em que as redes aumentam de tamanho, as tabelas de roteamento dos roteadores crescem proporcionalmente.
Não apenas a memória do roteador é consumida por tabelas cada vez maiores, mas também é necessário dedicar maior tempo da CPU para percorrê-las e mais largura de banda para enviar as informações dos status delas.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento hierárquico
O roteamento hierárquico resolve esta situação, como já ocorre na rede telefônica.
Neste caso, os roteadores são divididos por regiões, com cada roteador conhecendo todos os detalhes sobre como rotear pacotes para destinos dentro de sua própria região, mas sem conhecer nada sobre a estrutura interna das outras regiões.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento hierárquico
Figura: www.informatica.hsw.uol.com.br
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por difusão (broadcasting)
Em algumas aplicações, os hosts precisam enviar mensagens a muitos outros hosts (ou a todos os outros hosts).
Por exemplo, para um relatório sobre o tempo, para a atualização do mercado de ações ou para programas de rádio é preciso enviar as informações por difusão a todas as máquinas que queiram recebê-las.
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
2. Roteamento
Roteamento por difusão (broadcasting)
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Transmissão de DadosTransmissão de Dados
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20092009
O Modelo de Referência TCP/IPA Camada de Rede