Comutação de pacotes

Não há um estabelecimento de um caminhodedicado Compartilhamento de enlaces ou partes de enlaces

Não há reserva de recursos Não guarda informação de estado

Comutação de pacotes

Informações a serem enviadas são quebradasem pacotes Pacotes contém dados e cabeçalho (informação de

controle) → maior overhead

Cabeçalho inclui informação para permitir a escolha deuma rota (roteamento) para o pacote

Comutação de pacotes

Comutação de pacotes (fonte: Stallings)

Comutação de pacotes

Nós intermediários (comutadores de pacotes,também chamados roteadores) têm a função deencaminhar os pacotes Nós armazenam e processam

Roteamento, controle de fluxo e controle de erros

Maioria usa uma transmissão do tipo armazena-e-reenvia (store-and-forward)

Pode-se usar prioridades

Comutação de pacotes

Multiplexação estatística Pacotes de diferentes fontes compartilham um meio

físico sob demanda Ordem dos pacotes é aleatória ou estatística

Diferente do TDM

Comutação de pacotes

A

B

C

a

b

cc

ac bc

N

tt+3

tt+3

Multiplexação estatística

Comutação de pacotes

Comutação de pacotes (fonte: Kurose)

Comutação de pacotes

Atrasos (ex.: Kurose pag. 22) Processamento

Avaliação do cabeçalho e para onde direcionar o pacote

Enfileiramento Pacote espera em uma fila para ser transmitido Influi mais quando a rede está congestionada Se a fila está cheia → perda do pacote

Transmissão Número de bits / taxa de transmissão

Kurose chama de atraso de armazenagem e reenvio

Propagação Distância entre nós / velocidade de propagação

Comutação de pacotes

Ex.: Internet Analogia: restaurante que não faz reservas

Comutação de pacotes

Vantagens Uso otimizado do meio Ideal para dados Erros recuperados no enlace onde ocorreram

Comutação de pacotes

Desvantagens Sem garantias de banda, atraso e variação do atraso

(jitter) Por poder usar diferentes caminhos, atrasos podem ser

diferentes Variação do atraso Ruim para algumas aplicações tipo voz e vídeo

Overhead de cabeçalho Disputa nó-a-nó Atrasos de enfileiramento e de processamento a cada

nó

Comutação de pacotes

Ex.: Kurose pag. 23 Ler Seção 1.4 do Kurose

Comutação de pacotes

Comutação de mensagens segue o mesmoprincípio Maior atraso fim-a-fim Maior probabilidade de haver erros Menor overhead do cabeçalho

Comutação de células também segue o mesmoprincípio Células de tamanho fixo

Roteamento por hardware

Melhor gerenciamento de buffers

Menor atraso fim-a-fim Menor probabilidade de haver erros Maior overhead do cabeçalho

Efeito do tamanho do pacote no tempo de transmissão (fonte: Stallings)

Comutação de pacotes

Mensagem completa (40 octetos) e cabeçalho (3octetos) Figura a: envio de uma vez → 129 tempos de octeto Figura b: envio em 2 pacotes → 92 tempos de octeto Figura c: envio em 5 pacotes → 77 tempos de octeto Figura d: envio em 10 pacotes → 84 tempos de octeto

Comutação de pacotes

Quebra de pacote diminui o tempo detransmissão pois pode haver sobreposição Transmissões em paralelo

Porém um pacote muito pequeno pode aumentaro atraso Cada pacote tem uma parte fixa de cabeçalho → mais

pacotes implica mais cabeçalhos

Applet do Kurose

Comutação

Comutação de circuitos x comutação de pacotes (fonte: Tanenbaum)

Comutação de pacotes

Dois tipos de redes: circuito virtual x datagrama Circuito virtual

Roteia pacotes através do número de circuito virtual Identificador local do nó → tamanho menor do que o

endereço

É composto de um caminho (não dedicado) Pacote continua sendo armazenado nó-a-nó

Mantém informações de estado Tabela de tradução de números de circuitos virtuais

Orientado a conexão Se há uma falha em um enlace o circuito virtual se

desfaz Ex.: ATM, X.25 e frame relay

Circuito virtual 1/3 (fonte: Stallings)

Circuito virtual 2/3 (fonte: Stallings)

Circuito virtual 3/3 (fonte: Stallings)

Roteamento dentro de uma rede circuito virtual (fonte: Tanenbaum)

Comutação de pacotes

Datagrama Roteia pacotes através do endereço de destino Cada pacote é tratado independentemente Pacotes carregam o endereço completo Pacotes podem chegar fora de ordem Não mantém informações de estado Geralmente não orientado a conexão Ex.: IP

Datagrama 1/3 (fonte: Stallings)

Datagrama 2/3 (fonte: Stallings)

Datagrama 3/3 (fonte: Stallings)

Roteamento dentro de uma rede datagrama (fonte: Tanenbaum)

Circuito virtual x datagrama (fonte: Tanenbaum)

Modelo em camadas

Redes de computadores são sistemas complexos Decomposição dos sistemas em elementos realizáveis

Maioria das redes são organizadas como uma sériede camadas Permite a divisão de um problema grande e complexo Cada camada implementa um serviço

Utiliza serviços da camada inferior

Protocolo Conjunto de regras e convenções necessárias à

comunicação

Arquitetura de rede Conjunto de camadas e protocolos

Modelo em camadas

Implementação de redes Arquiteturas proprietárias → diferentes máquinas sem

comunicação Arquiteturas abertas ou normalizadas

Ex.: OSI e TCP/IP

Modelo em camadas

Analogia da organização de uma viagem aérea (fonte: Kurose)

Modelo em camadas

Analogia da organização de uma viagem aérea:

visão estruturada (fonte: Kurose)

Modelo em camadas

Viagem aérea: serviços (fonte: Kurose)

transporte de pessoas e bagagem de balcão a balcão

entrega entre centros de despacho de bagagem

transporte de pessoas entre portões de embarque

encaminhamento do avião de aeroporto a aeroporto

roteamento da aeronave da origem ao destino

Implementação distribuída (fonte: Kurose)

passagem (compra)

bagagem (verificação)

portões (carga)

decolagem

navegação aérea

passagem (reclamação)

bagagem (receber)

portões (descarga)

aterissagem

navegação aérea

roteamento do avião

aero

port

o de

part

ida

aero

port

o de

cheg

ada

sites de tráfego aéreo intermediários

roteamento do avião roteamento do avião

Modelo em camadas

Analogia (fonte: Tanenbaum)

I like rabbits

Location A

3

2

1

3

2

1

Location B

Message Philosopher

Translator

Secretary

Information for the remote translator

Information for the remote secretary

L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk

J'aime bien les

lapins

L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Fax #--- L: Dutch Ik vind konijnen leuk

Modelo em camadas

Quatro conceitos Entidade: elemento ativo em cada camada (ex.:

processo ou placa de interface de rede) Serviço: indica o que a camada faz Interface: indica aos processos acima como acessar a

camada Protocolo: regras e convenções usadas na

conversação entre uma camada de uma máquina e amesma camada de outra

Dados não são passados diretamente de umacamada (N) para outra

Modelo em camadas

Modelo de cinco camadas (fonte: Tanenbaum)

Modelo em camadas

Transmissão de dados para o modelo de

cinco camadas (fonte: Tanenbaum)

Modelo em camadas

Funções Controle de erro Controle de fluxo Segmentação e remontagem Multiplexação Estabelecimento de conexão

Uma única função pode estar em mais de umacamada

Modelo em camadas

Serviço Conjunto de primitivas (operações) que uma camada provê

à camada superior Tipos de primitivas de serviço

Pedido (Request), Indicação (Indication), Resposta(Response), Confirmação (Confirm)

Nome de uma primitiva: X-nome.tipo, X indica a camada Exemplo: T-Connect.Request

Camada genérica (N) Oferece serviço (N) à camada (N+1) e usa o serviço (N-1)

Modelo em camadas

Entidade (N + 1)

Serviço (N)

Camada (N + 1)

Camada (N)

Entidade (N + 1)

N–Conn.Req N–Conn.Ind N–Conn.RespN–Conn.Conf

Primitivas de serviço

Modelo em camadas

Entidade (N)

Entidade (N-1)

Entidade (N)

Entidade (N-1)

Serviço (N-1)

Serviço (N)

Protocolo (N)

Usuárias do Serviço (N) Entidades (N+1)Camada (N+1)

Camada (N)

Camada (N-1)

Cooperação entre entidades

Modelo em camadas

Protocolo Conjunto de regras que governam o formato e o significado

de quadros, pacotes ou mensagens trocadas entreentidades pares de uma camada

Interação entre camadas PDU (Protocol Data Unit)

Troca de informações entre entidades pares Contém informações de controle do protocolo e possivelmente

dados do usuário SDU (Service Data Unit)

Troca de informações entre duas entidades adjacentes PCI (Protocol Control Information)

Bloco de informações de controle do protocolo de uma camada

Modelo em camadas

(N+1) PDU

(N) SDU(N) PCI

(N) PDU

Camada (N+1)

Camada (N)

Interação entre camadas

Modelos de referência

Modelo OSI Modelo TCP/IP Modelo híbrido

Modelo OSI

Interconexão de sistemas heterogêneos →modelo de referência para a interconexão desistemas abertos da ISO (modelo OSI da ISO)

Modelo em sete camadas Física, enlace, rede, transporte, sessão, apresentação

e aplicação

Conceitos centrais Serviço Interface Protocolo

Camadas do modelo OSI

Física Provê serviços de transmissão e recepção de bits Define as interfaces elétricas e mecânicas, as

características de sincronização e a especificação domeio de transmissão

Enlace Controle de acesso a um meio compartilhado,

montagem de dados em quadros, endereçamento edetecção de erros

Provê serviços de comunicação de quadros comcontrole de fluxo e controle de erros

Camadas do modelo OSI

Rede Encaminhamento Roteamento Controle de congestionamento

Transporte Provê serviço fim-a-fim

Entrega ordenada livre de erros Entrega sem garantia de ordenação

Camadas do modelo OSI

Sessão Estabelecimento de sessões entre usuários de

diferentes máquinas Delimitação e sincronização da troca de dados Esquemas de pontos de verificação e de recuperação

Apresentação Lida com a sintaxe e a semântica das informações

Compressão e codificação dos dados Descrição dos dados

Aplicação Provê aplicações de rede

Modelo OSI (fonte: Tanenbaum)

Modelo OSI

CA

CP

CT

CN

Dados

Dados

Dados

CDL

Dados

Dados

DadosCDL

Bits

DadosCS

Aplicação

Apresentação

Sessão

Rede

Transporte

Enlace

Física

Aplicação

Apresentação

Sessão

Rede

Transporte

Enlace

Física

Usuário A Usuário B

Transmissão de dados

Modelo TCP/IP

Modelo em quatro (cinco) camadas Host/rede (física e acesso à rede), inter-redes,

transporte e aplicação

Camadas Host/rede (física e acesso à rede)

Não é detalhada no modelo

Inter-redes Protocolo IP

Transporte Protocolos TCP e UDP

Aplicação

Modelo TCP/IP

Correspondência entre o OSI e o TCP/IP (fonte: Tanenbaum)

Modelo híbrido

Modelo em cinco camadas Física, enlace, rede, transporte e aplicação

Modelo híbrido (fonte: Tanenbaum)

Bibliografia

Tanenbaum – Capítulo 1 Kurose – Capítulo 1 Soares – Capítulos 1, 2, 3 e 5 Stallings – Capítulos 3 e 4 Giozza – Capítulos 1 e 2 O. C. M. B. Duarte, “Redes de Computadores”,

Apostila do GTA/UFRJ, 2004