R&c 01 14_3 - A Internet e Conceitos Basicos (Parte 3)
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O documento discute diferentes topologias de rede, incluindo interligação completa, interligação parcial, estrela, árvore, bus, anel e rede sem fio. Também aborda tipos de comutação como circuitos, mensagens e pacotes, além de serviços connection-oriented e connectionless e conceitos como linha comutada, linha alugada e qualidade de serviço.
R&c 01 14_3 - A Internet e Conceitos Basicos (Parte 3)
- 1. 31 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 1.6 – Topologias de Rede Interligação completa – todos os nós estão ligados diretamente entre si * Elevado desempenho * Atraso mínimo: • Não existe encaminhamento entre nós * Dificuldade de expansão * Dispendiosa apenas se justifica, se: • Nós forem dispositivos de conectividade • Redes com muito tráfego Nó/Elemento de Rede
- 2. 32 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Interligação parcial (malha incompleta) – apenas alguns nós estão ligados diretamente entre si * Bom desempenho: • Nós com mais tráfego entre si continuam ligados diretamente * Mais utilizada que interligação completa: • Menor custo do que interligação completa • Mais fácil expansão de rede * Atraso de mensagens dependente de necessidade de passagem por nós intermédios, em virtude de: • Necessidade de encaminhamento de mensagens entre nós, quando não ligados diretamente entre si 1.6 – Topologias de Rede
- 3. 33 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Estrela - todos os nós ligados a um nó central * Encaminhamento via nó central • Atraso máximo de um nó intermédio * Facilmente expansível * Desempenho e fiabilidade limitados pelo nó central (controlador): • Nó central mais complexo – Encaminhador de mensagens – Exemplo: Switch => bom desempenho • Nós periféricos mais simples – Não encaminham mensagens 1.6 – Topologias de Rede Estrela com switch: Topologia hoje mais usada em LANs
- 4. 34 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Árvore - conjunto de topologias em estrela ligadas entre si * Características semelhantes à topologia em estrela 1.6 – Topologias de Rede
- 5. 35 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Bus - todos os nós estão ligados a um meio de transmissão comum * Baixo custo * Requer mecanismos de controlo de acesso ao meio de Tx partilhado • Ex. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) • Nós só podem transmitir mensagens quando o meio de Tx estiver livre • Só pode transmitir um nó de cada vez * Facilmente expansível * Cada nó monitoriza o bus e copia os pacotes que lhe são destinados * Pacotes removidos nas terminações do Bus Exemplo: Ethernet (bus físico) 1.6 – Topologias de Rede
- 6. 36 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Anel - cada nó está ligado a outos dois nós (ponto-a-ponto) * Nós c função de conectividade da rede: • Nós com função de encaminhador • Falha num nó e/ou quebra numa ligação pode originar problemas em todo o anel • Inserção/remoção de um nó não é imediata • Nós podem ter funções de repetidor * Requer mecanismo de controlo de acesso ao meio, exemplo: token ring: • Token (testemunho) circula por todos os nós: – Mensagens só podem ser transmitidas quando token passar por nó • Confirmação de receção: – Recetor: modifica bit de ACKnowledge – Emissor: remove pacote por ele transmitido, após volta completa 1.6 – Topologias de Rede
- 7. 37 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Rede Local sem Fios (Wireless LAN) * Cumpre norma IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11 (camadas 1 & 2 do modelo OSI) * Configuração em Infra-Estrutura: • Conjunto de células interligadas por um backbone (cabo) • 1 Célula Vários utilizadores móveis • Sobreposição de células possibilitar roaming c conectividade Infra-estrutura (ex. Ethernet) Servidor Ponto de Acesso Terminal Móvel 1.6 – Topologias de Rede
- 8. 38 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Rede Local sem Fios (Wireless LAN) * Velocidades máximas de 11 Mbit/s (802.11b) ou 54 Mbit/s (802.11g) * Velocidades futuras: ~500 Mbit/s c múltiplas antenas (802.11n e 802.11ac) em meio de transmissão partilhado: * Controlo de acesso à rede rigoroso c protocolo CSMA/CA(Collision Avoidance): Sinais rádio broadcast sujeitos a interferências e desfasamentos: • Exemplo: em função de diferentes localizações e distâncias de terminais a Ponto de Acesso – Após verificação que canal está livre (CSMA: Carrier Sense Multiple Acces) • Comunicar à rede (Ponto de Acesso) intenção de usar meio de transmissão durante intervalo de tempo (time slot) • Necessário receber “ok” da rede para poder transmitir * Utilização de frequências na banda 2.4 GHz * Potenciais aplicações: • Locais públicos Ligações temporárias • Empresas Poupança de cablagem / Mobilidade • Particulares Comodismo / Mobilidade 1.6 – Topologias de Rede
- 9. 39 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 1.7 – Tipos de Comutação Tipos de Comutação: * Circuitos * Mensagens * Pacotes Mesmo tipo, apenas distinguidos por tamanho de mensagem
- 10. 40 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Comutação de circuitos (CS: Circuit Switch): * Necessário “conquistar” vários troços dedicados da rede, desde o emissor ao recetor, até se estabelecer o circuito * Possibilidade de não transmissão por congestionamento impossível estabelecer ligação dedicada (não existência de “linha livre”) • Ex. pico de tráfego da passagem de ano * Após estabelecimento de ligação (circuito) não existem atrasos de propagação: • Rede não efetua processamento ou armazenamento da informação que nela circula * Apropriado para aplicações de ritmo constante • Exemplo: voz / telefone tradicional 1.7 – Tipos de Comutação
- 11. 41 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Comutação de mensagens: * Não necessário estabelecimento de circuito, entre emissor e recetor * Sempre possível transmissão * Mensagens de diferentes aplicações e utilizadores partilham recursos da rede (não usam ligações dedicadas): • Necessidade de processamento de mensagens em nós da rede – Possibilidade de existência de atrasos em virtude de: • sobrecarga das filas de espera (buffers) dos comutadores • possibilidade de perdas de mensagens * mensagens limitadas ao tamanho dos buffers * Exemplo: transmissão de serviços de dados não prioritários: e-mail 1.7 – Tipos de Comutação
- 12. 42 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Comutação de pacotes (PS: Packet Switch): * Semelhante a comutação de mensagens * Mensagens divididas em pacotes (mensagens mais pequenas) * Processamento num nó da rede efetuado pacote-a-pacote * Possibilidade de intermediar mensagens de diferentes aplicações * Redução dos atrasos de propagação * Redução das dimensões das filas de espera * Maior complexidade – necessidade de introdução de mais informação de controlo (cabeçalhos dos pacotes) 1.7 – Tipos de Comutação
- 13. 43 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Tempo de transmissão Comutação de mensagens / pacotes: T T1 T2 T3 Mensagem = 3k = 6 + T seg. Pacote = 1k Comutador com tempo de atraso T D3 = 4 + T seg. (paralelismo de tarefas) velocidade = 1k/s Fonte Destino Switch Para simplificação: * Desprezar Cabeçalhos • Considerar T =T1=T2=T3 Efeitos Opostos 1.7 – Tipos de Comutação D1 D2 D3 Dn – instante de chegada de pacote Pn P1 P2 P3 P1 P2 P3
- 14. 44 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 1.7 – Tipos de Comutação Comutação de Circuitos: Comutação de Pacotes/Mensagens: P1 P1 P1 P2 Origem Destino Destino P2 P2 P2 P2 P1 P1 Pacotes P1 e P2 c mesmo endereço Destino podem efectuar percursos diferentes Origem Dados Dados Dados Dados Comutador Router Dados efectuam sempre o mesmo percurso em circuito pré-estabelecido e dedicado para a comunicação Cabeçalho c Endereço Destino Dados
- 15. 45 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Serviços Connection-oriented (com conexão): * Modelado a partir do sistema telefónico, ligação com 3 fases: 1) Estabelecimento, 2) Transferência de Dados, 3) Terminação * Todas as mensagens da mesma ligação com o mesmo percurso • Garante ordem cronológica na chegada * Pode ser usado em Comutação de Circuitos e Pacotes/Mensagens * Apropriado para aplicações mais prioritárias • Exemplo: transferência de dados por circuito virtual Serviços Connectionless-oriented (sem conexão): * Modelado a partir do sistema de correio postal * Comunicação a partir de mensagens independentes (Datagrama) • Mesmo destino / percursos diferentes * Mensagens da mesma ligação podem não fazer o mesmo percurso • Não garante ordem cronológica na chegada * Só pode ser usado em Comutação de Pacotes/Mensagens • Exemplo: aplicações menos prioritárias, ex. ping (controlo rede) 1.8 – Tipos de Serviços
- 16. 46 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Linha Comutada: * Circuito temporário e previamente estabelecido antes de se iniciar comunicação * Ligação dedicada estabelecida apenas durante o intervalo de tempo necessário para a transmissão de informação entre 2 entidades * Após terminação de ligação, os recursos ocupados são libertados * Apropriado para entidades geradoras de pouco tráfego • Ex. utilizadores de serviço telefónico Linha Alugada/Dedicada: * Circuito permanente com ocupação permanente de recursos * Não necessário estabelecimento de chamada para iniciar transmissão de dados * Maior segurança e disponibilidade de recursos * Apropriado para entidades geradoras de muito tráfego • Ex. empresas * Linha Semi-Permanente - linha comutada que pode ser configurada como linha permanente (alugada) 1.8 – Linha Comutada/Alugada (Comutação Circuitos)
- 17. 47 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 1.9 – Conceito de QoS Qualidade de Serviço: * A qualidade de um serviço é caracterizada pela sua fiabilidade, avaliada pelos seguintes parâmetros: • Perdas de dados: – Sobrecarga da rede – Encaminhamento incorreto • Atrasos ou variações de atrasos (jitter) na receção de dados: – Sobrecarga da rede • Ritmo de Transmissão * Rede deve satisfazer QoS (Quality of Service) acordado com utilizador, usando os seguintes mecanismos: • Marcação e diferenciação de mensagens em função de diferentes prioridades • Reserva de recursos e encaminhamento de mensagens em função das diferentes prioridades • Sobredimensionamento da rede QoS c + Prioridade => Menos Perdas Menos Atrasos Ritmo necessário e constante