Redes de longa distancia

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    12-Jun-2015
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Introduo O mundo tem registado nos ltimos tempos um grande desenvolvimento tecnolgico principalmente sob ponto de vista das telecomunicaes. de realsar que estas, so de grande importncia no desenvolvimento em outro tipo de reas, atravs de rapido trafigo de informaes em troca de experincias, sobretudo longas distancias. No presente trabalho iremos abordar o mecanismo de troca de informaes, dados atravs das redes de computadores a longas distncias, tornando fcil, simples e prtico a vida do homem sob ponto de vista das telecomunicaes.

1.0 Rede de Computadores

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Uma rede de computadores um conjunto de dois ou mais dispositivos (tambm chamados de ns) que usam um conjunto de regras em comum para compartilhar recursos (hardware, dados, troca de mensagens) uns com os outros atravs de uma rede. A palavra dados usada, em sentido lato, para designar qualquer forma de representao de informao (texto, voz, vdeo, imagem, grficos, etc.)

Fig. 01. Estrutura de uma rede

necessrio perceber que qualquer tipo de dispositivo capaz de enviar ou trocar dados pode ajudar a compor uma rede, mesmo que no seja necessriamente um computador. Por essa razo, quando falamos em componentes de rede, nos referimos eles como ns, e no computadores. 2.0 Classificao de redes pela rea Ocupada 2.1 Rede Local: (LAN - Local Area Network) qualquer rede com um raio de 10 Km ou menos. Elas so bastante usadas para conectar computadores em uma sala, prdio ou campus universitrio.

2.2 Rede Metropolitana: (MAN - Metropolitana Area Network)

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uma rede que conecta mquinas ao longo de uma rea metropolitana. por exemplo, considere uma empresa com sedes em vrios pontos ao longo dee uma metrpole cujos computadores estejam em rede. 2.3 Rede WAN (Wide Area Network): a interconexo de computadores localizados em diferentes prdios em cidades distantes em qualquer ponto do mundo. Usa rede telefnica, antenas parablicas, satlites, etc. Extenso > 50 Km. 3.0 Breve histria das redes WAN

A histria da WAN comea em 1965 quando Lawrence Roberts e Thomas Merril ligaram dois computadores, um TX-2 em Massachussets a um Q-32 na Califrnia, atravs de uma linha telefnica de baixa velocidade, criando a primeira rede de rea alargada (WAN). Em geral, as redes geograficamente distribudas contm conjuntos de servidores, que formam sub-redes. Essas sub-redes tm a funo de transportar os dados entre os computadores ou dispositivos de rede. As WAN tornaram-se necessrias devido ao crescimento das empresas, onde as LAN no eram mais suficientes para atender a demanda de informaes, pois era necessria uma forma de passar informao de uma empresa para outra de forma rapida e eficiente. Surgiram as WAN que conectam redes dentro de uma vasta rea geogrfica, permitindo comunicao de longa distncia. 4. Rede de rea alargada (WAN) A redes de rea alargada ("Wide Area Network") tm a dimenso correspondente a pases, continentes ou vrios continentes. So na realidade constituidas por multiplas redes interligadas, por exemplo LANs e MANs. O exemplo mais divulgado a "internet". Dada a sua dimenso e uma vez que englobam LANs e WANs, as tecnologias usadas para a transmisso dos dados so as mais diversas, contudo para que as trocas de informao se processem necessrio um elo comum assente sobre essa tecnologia heterognea. Esse elo comum o protocolo de rede. As WANs so redes usadas para a interconexo de redes menores (LANs ou MANs) e sistemas computacionais dentro de reas geogrficas grandes (cidades, pases ou at continentes). ElasGrcio Quine N 1570

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possuem um custo de comunicao bastante elevado devido aos circuitos para satlites e enlaces de microondas. So, em geral, mantidas, gerenciadas e de propriedade de grandes operadoras (pblicas ou privadas), e o seu acesso pblico. So exemplos de tecnologias WAN as ATM e X.25. Por questes de confiabilidade, caminhos alternativos so oferecidos entre alguns ns. Com isso, a topologia da rede , virtualmente, ilimitada, isto voz, dados e vdeo so comumente integrados. A capacidade de chaveamento da rede permite a alterao dinmica do fluxo de dados, ao contrrio das LANs, que normalmente empregam o roteamento fixo. A interligao ("internetworking") de redes de diferentes tecnologias assegurada por dispositivos conhecidos por "routers" (encaminhadores). Um "router" possui tipicamente ligao fsica a duas ou mais redes, recebendo dados de uma rede para os colocar na outra rede. Um exemplo tipico a ligao de uma rede "Ethernet" a uma rede ponto-a-ponto.

4.1 Caractersticas das redes WAN

Fig. 02. Rede ponto-a-ponto apartir de um

Cobertura de grandes reas geogrficas geridas por operadores de Telecomunicaes;

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Os recursos de transmisso podem ser dedicados ou partilhados; Usa-se diversas tecnologias de transporte (modos de transferncia)

Comutao de circuitos (rede telefnica, RDIS) Comutao de pacotes (X.25, IP) Comutao de tramas (Frame Relay) Comutao de clulas (ATM Asynchronous Transfer Mode) Comutao de etiquetas (MPLS Multiprotocol Label Switching)

Deve conectar computadores entre longas distncias; Deve permitir que muitos computadores possam se comunicar simultaneamente sem limitao de largura de banda;

Escalabilidade. So construdas a partir de muitos switches, os quais os computadores individuais se conectam.

Para aumentar a rede, basta inserir mais switches para acomodar mais computadores. O dispositivo switch utilizado para as WAN so os switches de pacotes;

Fig. 03. Switch de

Os switches so combinados para formar uma rede de longo alcance. Os switches podem ser interconectados atravs de grandes distncias. As combinaes podem ser realizadas para acomodar mais trfego e oferecer redundncias nos casos de falhas.

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Fig. 04. Combinao de swiches

4.2 Protocolos WAN Um protocolo so algumas regras que os ns devem obedecer para se comunicarem uns com os outros. O que eles fazem criar uma linguagem comum entre diferentes mquinas. De forma geral, ele um conjunto de regras, especificaes e procedimentos que devem governar entidades que se comunicam entre si. Elementos de um protocolo

Sintaxe (formato dos dados, nveis de sinal, etc.) Semntica (informao de controlo, tratamento de erros) procedimentos Temporizaes (adaptao de velocidades, sincronizao, ordenao dos dados). Exemplos de protocolos: 4.2.1 Protocolo ponto-a-ponto [Point-to-Point Protocol (PPP) ]: o protocolo mais comum para dar acesso internet tanto em conexes discadas como dedicadas. 4.2.1.1 Topologia do PPP na rede WAN Chama-se topologia disposio fsica dos computadores relativamente s cablagens e dispositivos que os unem. Entretanto, so vrias as topologias existentes, nomeadamente: Estrela/Star

Este tipo de topologia ganhou terreno relativamente topologia bus, principalmente devido

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maior flexibilidade na alterao da estrutura da rede, sendo aquela que se utiliza em praticamente todas as redes Ethernet. Une os computadores atravs de um hub central, do qual sai um cabo para cada mquina, formando assim uma estrela, que lhe d o nome.

Fig. 05. Topologia de

Vantagens Facilidade de modificao do sistema, j que todos os cabos ligam ao mesmo local; Baixa de um computador no afecta o resto da rede; Fcil deteco e isolamento de falhas; Simplicidade de protocolo de comunicao; Pode utilizar mltiplos tipos de cabo; Desvantagens Maior comprimento do cabo para efectuar as ligaes Dificuldade em expandir o nmero de ns Dependncia do n central, se este falhar, a rede fica inoperacional

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Anel/Ring

Na topologia em anel cada computador est ligado a outros dois ao longo de um circuito fechado. A informao circula num determinado sentido j pr-definido. Cada computador inclui um dispositivo de recepo e transmisso, o que lhe permite receber o sinal e pass-lo ao computador seguinte no caso de a informao no ser para ele. As redes que usam esta topologia so designadas por Redes Token Ring. Os dispositivos utilizados neste tipo de rede tm de possuir uma certa inteligncia para que, em caso de corte do anel, o hub consiga fazer um novo anel.

Fig. 06. Topologia de

Vantagens Pequeno comprimento de cabo; No so necessrios armrios de distribuio dado que as ligaes so efectuadas em cada um dos ns; Funciona bem com muito trfego. Desvantagens A falha de um n pode causar a falha de toda a rede; Dificuldade em diagnosticar falhas; Dificuldade em reconfigurar a rede; Tipicamente mais cara do que a topologia star.

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Malha/Mesh

Cada par de componentes liga-se e comunica directamente a outras componentes da malha e cada componente responsvel por gerir sesses.

Fig. 07. Topologia de

Vantagens Extremamente resistente a falhas; De fcil manuteno. Desvantagens

Topologia que requer mais cablagem; Tipicamente a topologia mais cara.

4.2.2 - Rede X.25 uma arquitetura de comutao de pacotes (que correspondem dois tipos de servios: Circuitos Virtuais e Datagramas) definida nas recomendaes do ITU-T. A rede X.25 fornece uma arquitetura orientada conexo para transmisso de dados sobre uma rede fsica sujeita a alta taxa de erros. A verificao desses erros feita em cada n da rede entre a origem e o destino (store and forward), o que acarreta alta latncia e inviabiliza a rede X.25 para a transmisso de voz e vdeo. A rede pode dispor de mecanismos para:Grcio Quine N 1570

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Manter a sequncia (ordenao) de pacotes n a n; Reordenao de pacotes antes da entrega; Deteco (e eventual recuperao) de erros.

Fig 08. Comutao de Pacotes

O uso da tcnica de pacotes proporciona um elevado padro de qualidade. A determinao do caminho mais adequado para transmisso de um conjunto de pacotes permite contornar situaes adversas decorrentes de falhas no sistema ou de rotas congestionadas. 4.2.2.1 Nveis do Protocolo X.25 A recomendao X.25 do ITU-T define os protocolos na interface de acesso entre um equipamento terminal e uma rede pblica de comutao de pacotes especifica trs nveis que correspondem aos trs nveis mais baixos do OSI:

Nvel Fsico - Interface fsica entre o equipamento terminal (DTE) e um equipamento de terminao de Rede (DCE). Nvel de ligao de dados (nvel trama) - LAPB (Link Access Procedures Balanced) Especifica os procedimentos para estabelecer, manter e terminar uma ligao de dados que permite o envio fivel de tramas, sujeito a mecanismos de controlo de erros e de fluxo.

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Nvel de rede (nvel pacote) - Oferece um Servio de Circuitos Virtuais. Especifica os procedimentos para estabelecer, manter e terminar circuitos virtuais e transferor pacotes de dados nos circuitos virtuais.

Fig. 09. Utilizao de Circuitos Virtuais X.25

4.2.3 - Frame Relay uma arquitetura de rede de pacotes que adopta o modelo de comutao de Circuitos Virtuais de alta velocidade e sucessor natural da rede X.25. Permite comutao mais rpida e mais eficiente que a comutao X.25 e ultrapassa algumas limitaes dos servios em modo pacote na RDIS. O Servio Frame Relay orientado conexo, oferecendo portanto uma interface do tipo Circuito Virtual. Os Circuitos Virtuais so identificados por um identificador de ligao de dados (DLCI) no campo de endereo das tramas. Os Circuitos Virtuais podem ser de dois tipos:

Comutados (SVC Switched Virtual Circuits)

Os circuitos virtuais comutados (chamadas virtuais) so estabelecidos e terminados por meio de procedimentos de sinalizao.

Permanentes (PVC Permanent Virtual Circuits)

Os circuitos virtuais permanentes so estabelecidos por meio de procedimentos de gesto.

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4.2.3.1 - Caracteristicas do Frame Relay Procedimentos de sinalizao de nvel 3 em canais lgicos separados; Multiplexagem e comutao de circuitos virtuais no nvel 2; Ausncia de controlo de erros e de fluxo n a n; Controlo de erros e de fluxo extremo-a-extremo.

4.2.3.2 - Parmetros de Trfego

AR Access Rate

Capacidade do canal fsico para acesso ao service; O dbito instantneo do utilizador limitado pela capacidade do canal de acesso.

CIR Committed Information Rate

Dbito mdio na interface de acesso que a rede deve garantir em condies normais; CIR definido num intervalo T (tipicamente da ordem de 1s) no directamente especificado.

Bc Committed Burst Size

Mxima quantidade de informao que a rede aceita transferir em condies normais durante um intervalo T, indirectamente definido pela relao Bc = CIR * T; possvel transmitir um burst mximo Bc com dbito instantneo AR, desde que o valor mdio do dbito (em qualquer intervalo T) no exceda CIR; O trfego sujeito a policiamento pela rede em janelas de observao contnuas de durao T; A gerao de trfego conforme (shaping) e o respectivo policiamento podem ser realizados com um mecanismo de controlo do tipo Token Bucket.

Be Excess Burst Size

Mxima quantidade de informao (para alm de Bc) que a rede transmite condicionalmente durante um intervalo T; Be = EIR * T, sendo EIR Excess Information Rate; Trfego que num perodo T exceda Bc + Be descartado incondicionalmente.

4.2.3.3 - Vantagens e Limitaes do Frame Relay

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O servio Frame Relay no garante total fiabilidade na transferncia de dados, uma vez que tramas descartadas devido a erros de transmisso ou congestionamento no so recuperadas pela rede; O impacto deste efeito limitado pela elevada fiabilidade dos sistemas de transmisso digital e por mecanismos de preveno de congestionamento.

O aumento da capacidade de comutao resultante da reduo de overheads protocolares e de processamento tem como consequncias o aumento do dbito (throughput) possvel (total e por circuito virtual) a reduo do tempo de atraso (latncia) na rede.

O servio Frame Relay combina assim as vantagens da comutao de circuitos dedicados com as vantagens da comutao de pacotes, podendo esta ser realizada a muito alta velocidade (tipicamente at cerca de 45 Mbit/s).

4.2.4 - Rede ATM (Asynchronous Transfer Mode) uma tecnologia de rede (que adopta tambm o modelo de comutao de Circuitos Virtuais) usada para WAN (e tambm para backbones de LAN), suporta a transmisso em tempo real de dados, de voz e vdeo. A unidade de transmisso e comutao designa-se por Clula. A topologia tpica da rede ATM utiliza-se de switches que estabelecem um circuito lgico entre o computador de origem e destino, deste modo garantindo alta qualidade de servio e baixa taxa de erros. Diferentemente de uma central telefnica, a rede ATM permite que a banda excedente do circuito lgico estabelecido seja usada por outras aplicaes. A tecnologia de transmisso e comutao de dados utiliza a comutao de clulas como mtodo bsico de transmisso, uma variao da comutao de pacotes onde o pacote possui um tamanho reduzido. Por isso, a rede ATM altamente escalvel, permitindo velocidades entre ns da rede como: 1.5Mbps, 25Mbps, 100Mbps, 155Mbps, 622Mbps, 2488Mbps (~2,5Gbps), 9953Mbps (10Gbps).

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Fig. 10. Comutao de Circuitos Virtuais

4.2.4.1 - Camada ATM As principais funes da camada ATM so a multiplexagem e a comutao de clulas de diferentes conexes virtuais. Clulas de uma mesma conexo transportam um identificador comum, que tem significado local em cada interface e que, por essa razo, normalmente alterado no processo de comutao. O identificador de conexo estruturado em duas partes:

VPI Virtual Path Identifier VCI Virtual Channel Identifier

O conceito de Trajecto Virtual (VP Virtual Path) permite agrupar Canais Virtuais (VC Virtual Channels), que podem ser comutados em conjunto.

Fig. 11. Comutador de VP e VC

4.2.4.2 - Multiplexagem e comutao em ATM

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inerente ao modo de operao do ATM que a ocupao de clulas de um circuito virtual seja irregular (assncrona), no obedecendo a um padro pr-definido. A multiplexagem e comutao de clulas ATM origina variaes de dbito e atraso que dependem por um lado do prprio padro de trfego submetido em cada circuito virtual, mas tambm da disponibilidade de recursos. A importncia das variaes instantneas do dbito e do atraso depende dos requisitos de Qualidade de Servio(QoS). A existncia de trfego com dbito varivel possibilita a explorao de Multiplexagem Estatstica.

A multiplexagem estatstica permite aumentar a eficincia na utilizao de recursos; A multiplexagem estatstica aumenta a probabilidade de conflitos no acesso a recursos,

originando situaes de sobrecarga que agravam os atrasos e podem mesmo originar perdas (overflow de buffers). 4.2.4.3 - QoS em Redes ATM Parmetros de Qualidade de Servio

Cell Loss Ratio (CLR) - Definido para cada conexo pela relao: N de clulas perdidas / N total de clulas transmitidas Maximum Cell Transfer Delay (maxCTD) - O valor especificado por conexo o percentil (1 - ) de CTD, isto p (CTD > maxCTD) < .

Para servios de tempo real, clulas cujo atraso exceda um certo limite so consideradas como perdidas (inteis).

Peak-to-peak Cell Delay Variation (peak-to-peak CDV)

Habitualmente designado por Delay Jitter - a diferena entre o maxCTD e o valor das componentes fixas do atraso (que determinam o atraso mnimo). 4.2.4.4 - Funes de Controlo de Trfego O ATM Forum identificou um conjunto de funes genricas de Controlo (Gesto) de Trfego, que devero ser suportadas em diferentes elementos de rede equipamento terminal, ns de acesso e ns internos da rede. Connection Admission Control CAC Feedback Control

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Usage Parameter Control UPC Cell Loss Priority Control Traffic Shaping Network Resource Management Frame Discard 4.3 Outros Protocolos usados nas WAN DSL (Digital Subscriber Line) Permite trfego de alta capacidade usando o cabo telefnico normal entre a casa ou escritrio do assinante e a central telefnica. Possui dois modos bsicos: ADSL e HDSL. ADSL (Asymmetric DSL) O ADSL compartilha uma linha de telefone comum, usando um faixa de freqncia de transmisso acima daquelas usadas para a transmisso de voz. variao do protocolo DSL onde a capacidade de transmisso assimtrica, isto , a banda do assinante projetada para receber maior volume de dados do que este pode enviar. Servio mais adequado ao usurio comum que recebe dados da internet. HDSL (High-Bit-Rate DSL) O HDSL fornece um enlace de alta taxa de transmisso de dados, tipicamente T1, sobre o par tranado comum, exigindo a instalao de pontes e repetidores. Esta variao do protocolo DSL onde a capacidade de transmisso, a banda do assinante tem a mesma capacidade de envio e recebimento de dados. Servio mais adequado ao usurio corporativo que disponibiliza dados para outros usurios comuns.

Concluso

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Como ja pudemos ver e perceber, h de facto necessidade de podermos perceber o funcionamento das redes de computadores, visto que sob ponto de vista das telecomunicaes uma das melhores formas de troca de dados entre dois ou mais pontos diferentes e distantes sem que para tal precisemos de nos deslocar e percamos muito tempo. Sobre as redes de computadores, dizer que uma rea muito vasta e que o dito neste trabalho no tudo, recomendando-se assim ler e investigar mais sobre a matria.

Bibliografiahttp://www.comp.pucpcaldas.br/~al550099468/Redes/Apostila/redes_lab_1.pdf

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18 http://www.litec.com.br/produto.php/images/fotos/produto.php?codigo=2110&lp=0 http://www.apostilando.com/pagina.php?cod=1 http://www.apostilando.com/download.php?cod=2412&categoria=Redes http://walfredo.dsc.ufcg.edu.br/cursos/2003/redes20031/p3b.pdf

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