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Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

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Apresentação em tema: "Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -"— Transcrição da apresentação:

1 Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos - São Leopoldo -

2 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder TCP/IP Como vimos anteriormente, o protocolo de transporte confiável da Internet (TCP) é um protocolo robusto e confiável É utilizado por inúmeras aplicações Para ambientes de alto-desempenho, temos os chamados Protocolos de Alto Desempenho

3 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Motivação Entretanto, esta robustez não é suficiente para determinados tipos de ambientes –comunicações sem fio –comunicações entre dispositivos móveis –comunicações entre dispositivos com restrições de energia –comunicações rurais –comunicações em campo de batalha –comunicações submarinas –comunicações interplanetárias Dificuldade de manter uma comunicação fim-a- fim

4 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder Motivação Existência destes diferentes tipos de rede dificulta a interoperabilidade entre duas ou mais redes distintas Cada rede tem suas características e é projetada para um determinado ambiente A integração destes diferentes tipos de rede não é facilmente realizada –Necessidade de um intermediário para que seja possível a desejada interoperabilidade

5 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Redes que consideram estes aspectos são chamadas DTNs (Delay/Disruption Tolerant Networks) Outras terminologias usadas: –redes com conectividade eventual –redes móveis parcialmente conectadas –redes desconectadas –redes com conectividade transiente –redes incomuns –redes extremas –redes com desafios

6 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Exemplo onde protocolos convencionais não funcionam –Redes móveis –Redes Interplanetárias –Redes Militares –Redes de Sensores Caminho entre origem e destino pode não estar acessível o tempo todo –Talvez nunca chegue a estar conectado

7 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Características encontradas em uma DTN –Atrasos longos e/ou variáveis Horas, até mesmo dias Atraso fim-a-fim é determinado pela soma dos tempos de atraso do caminho (processamento, fila, transmissão, propagação) –Frequentes desconexões Mobilidade Economia de energia de dispositivos (dormem) Negação de serviço (jimming)

8 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Características encontradas em uma DTN –Assimetria na taxa dos dados Muita discrepância nas larguras de banda no caminho –Altas taxas de erro –Necessidade de qualidade de serviço

9 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN

10 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Voltamos aos problemas do protocolo TCP Para o bom funcionamento do TCP, é necessário que exista um caminho fim-a-fim entre a origem e o destino durante toda a conexão

11 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Para contornar estes problemas, as DTNs utilizam –Comutação de mensagens (ao invés de pacotes) –Armazenamento persistente Comutação de mensagens –Nenhum circuito é criado entre a origem e o destino –Quando uma mensagem é enviada, ela é enviada e armazenada nó a nó, desde a origem até o destino DTNs são consideradas redes store-and-foward

12 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Comutação de mensagens –Primeiro o nó armazena toda a mensagem –Depois ele envia a mensagem para o próximo nó –No que isto implica?

13 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Roteadores ou gateways necessitam de uma grande capacidade de armazenamento –Diferente do mecanismo da Internet Roteadores armazenam por pouco tempo em chips, até que ocorra o encaminhamento do pacote Por que armazenamento persistente? –Próximo nó pode ficar indisponível por uma quantidade de tempo grande –Receptor pode pedir re-encaminhamento caso encontre algum erro na mensagem Assim, não há a necessidade do próximo nó estar ativo, pois o nó armazena toda a mensagem

14 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Mas, em que camada colocar esta tecnologia? –Na camada de aplicação? Aplicações teriam que conhecer atrasos e desconexões, e levar em conta estes fatores na sua implementação –Deve estar acima do protocolo TCP Para obter interoperabilidade entre redes convencionais e redes DTN Protocolo TCP continua com seu papel de confiabilidade, mas não a confiabilidade fim-a-fim –Solução adotada: criar uma camada entre a camada de aplicação e a camada de transporte (overlay) Camada de agregação (bundle layer)

15 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN A camada de agregação é executada em todos os nós da rede DTN (chamados nós DTN) da origem até o destino Para garantir a interoperabilidade entre qualquer tipo de rede, esta nova camada se situa acima da camada de transporte –Protocolos de transporte continuam fazendo seu papel As camadas inferiores dependem do ambiente e podem ser específicas de cada região

16 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN As mensagens (agregados) vão SEMPRE até a camada de agregação!!

17 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Em redes DTN os nós não são necessariamente alcançáveis a qualquer instante Surge a idéia de contato –Um contato é uma ocasião favorável para os nós trocarem dados –São classificados em 5 tipos: Persistente Sob demanda Programado Oportunista Previsível

18 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos persistentes –São os contatos que estão sempre disponíveis –Uma conexão DSL (Digital Subscriber Line) por exemplo está sempre disponível, e é um exemplo

19 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Sob Demanda –São os contatos que requerem uma determinada ação para que sejam acordados –Quando são acionados, funcionam como contatos persistentes até que sejam encerrados –Uma conexão discada, por exemplo, pode ser vista como um tipo deste contato –Outro exemplo são redes de sensores, que acordam de acordo com o recebimento de alguma mensagem específica

20 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Programados –As entidades eu vão se comunicar sabem (de alguma forma) quando o contato vai ocorrer (uma agenda é pré- estabelecida) –Horário e duração são previamente estabelecidos –Necessita sincronismo de tempo entre os contatos –Por exemplo, comunicação espacial –Contatos terrestres, podemos pensar em vias de sensores que acordam em determinadas horas e depois continuam dormindo para poupar energia

21 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Programados

22 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Previsíveis –Os nós podem fazer uma previsão de quando poderá ocorrer a comunicação –Baseado em históricos de comunicações previamente realizadas –Neste tipo de contato, não existe a certeza de que a comunicação acontecerá (grau de incerteza) Pode haver níveis de segurança –Também baseado em históricos

23 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Previsíveis –Rede rural esparsa: oferecer acesso à Internet a moradores de áreas remotas (não atendidas) –Ônibus públicos e motos utilizados como mensageiros móveis –Armazenam, transportam e entregam dados Dispositivos móveis (DM): equipados com um ponto de acesso e um dispositivo de armazenamento. Região 2: também equipada com pontos de acesso. Downloads e uploads são realizados quando um DM entra na área de cobertura da região.

24 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Previsíveis –O atraso de comunicação nestes casos, é geralmente de horas –Visitas são variáveis Fatores como falhas mecânicas, estradas interrompidas, congestionamentos, clima, etc., trazem imprecisão sobre a próxima troca de mensagens –Baseados no histórico, podem ser previstas as próximas visitas e o tempo de duração delas

25 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Oportunistas –São contatos que acontecem sem terem sido previamente combinados –Por exemplo: Uma pessoa A quer conversar com a outra B que não encontra-se presente no momento Se ocasionalmente A e B encontrarem-se na rua, como uma delas quer falar (no caso A), elas conversarão Totalmente oportunista, uma vez que não combinaram de se encontrar –Utiliza as oportunidades de comunicação que aparecem para tentar comunicar com o destino fora do alcance

26 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Oportunistas –Totalmente oposto à Internet convencional Permite comunicação entre nós que não possuem em momento algum um caminho inteiramente conectado entre eles –Os nós são autônomos, e não conhecem qualquer informação sobre localização e/ou padrão de mobilidade dos nós –No exemplo das pessoas A e B, pode ocorrer de A encontrar o irmão de B (a pessoa C). A deixa o recado com C, que vai falar para B. A comunicação ocorre, mas A e B não se falaram diretamente

27 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Oportunistas –Um sujeito que programa seu PDA para baixar determinado arquivo O dispositivo não tem acesso à Internet neste momento Quando o PDA tiver a oportunidade de conectar-se, este realizará o download do arquivo

28 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Contatos Oportunistas

29 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Nós DTN –Host Envia ou recebe mensagens, mas não encaminha Camada de agregação deve suportar armazenamento persistente, para quando não for possível transmitir –Roteador Encaminha mensagens dentro de uma região DTN Camada de agregação deve suportar armazenamento persistente, para quando não for possível encaminhar –Gateway Encaminha mensagens entre diferentes regiões DTN Devem suportar armazenamento persistente

30 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Funcionamento –A classe mais básica de transmissão é enviar a mensagem para o próximo nó sem qualquer reconhecimento –Outras classes de serviço Transferência em custódia Prioridade Confirmação de recepção da mensagem Notificação de aceitação de custódia Notificação de encaminhamento

31 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Transferência em custódia –Suporte a retransmissão nó a nó –Passa a responsabilidade da entrega de uma mensagem de um nó para o outro –A camada de agregação utiliza um temporizador e retransmissões para implementar um mecanismo de reconhecimento custódia-a-custódia

32 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Transferência de custódia - Fonte solicita transferência de custódia do agregado - Se não receber o ACK no tempo, retransmite

33 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Transferência de custódia - Nós não necessitam aceitar a custódia - Por ex., um dispositivo com pouca bateria pode se recusar - O sucesso da transmissão depende dos outros protocolos

34 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Transferência de custódia –Um dos recursos mais disputados nas redes DTN é o armazenamento em cada nó –Em muitas redes os pacotes são descartados quando a memória esgota –Nas redes DTN que a custódia foi aceita, isto não pode acontecer –Um custódio só pode apagar um agregado em duas situações: Quando transferir o agregado para outro custódio Se o tempo de vida do agregado chegar ao fim

35 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Classes de Prioridade –Prioridades para a entrega das mensagens –Diferenciam o tráfego pela urgência de cada mensagem –Três prioridades definidas: Baixa (bulk) –Só são entregues após as outras prioridades Normal (normal) –Têm prioridade sobre os bulks, mas não sobre os expedited Expressa (expedited) –Maior prioridade

36 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Opções de entrega e registros administrativos –Registros administrativos são utilizados para identificar as entregas nas redes DTN –Similar ao ICMP, porém, podendo ser entregues aos nós intermediários –Dois tipos de registros administrativos Sinalização de custódia Relatórios sobre entrega do agregado –São definidas pela aplicação, que pode solicitar qualquer combinação de opções de entrega quiser As informações sobre as opções são enviadas juntamente com o agregado

37 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Pedido de transferência de custódia –solicitação para que um agregado seja entregue utilizando os procedimentos de transferência de custódia Pedido de aceitação de custódia pelo nó fonte –a aplicação requer que o nó DTN fonte suporte transferência de custódia para os agregados que são enviados Se a transferência de custódia não estiver disponível na fonte quando esta opção é requisitada, o pedido de transferência entre a camada de aplicação e a camada de agregação falha

38 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Notificação de entrega do agregado –solicitação de um relatório do Estado da Entrega do Agregado

39 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Notificação de reconhecimento positivo do agregado pela aplicação –Solicitação de um relatório do Estado do Reconhecimento Gerado pela camada de aplicação do destino (o Estado da Entrega do Agregado é gerado pela camada de agregação do destino) Notificação de recepção de agregado –solicitação de um relatório do Estado da Recepção do Agregado. Esse relatório é gerado sempre que um agregado é recebido por um nó DTN

40 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Notificação de aceitação da custódia –solicitação de um relatório do Estado da Aceitação da Custódia quando o agregado é aceito utilizando a transferência de custódia

41 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Notificação de encaminhamento do agregado –solicitação de um relatório do Estado do Encaminhamento do Agregado sempre que um agregado é encaminhado para outro nó DTN.

42 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder DTN Notificação de apagamento do agregado –solicitação de um relatório do Estado do Agregado Apagado. Esse relatório é enviado quando um agregado é apagado do buffer de um nó DTN. O objetivo é informar o motivo pelo qual o descarte ocorreu.


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