Redes de computadores Prof. António dos Anjos Aulas 13 / 14 – TEC 11ºF Redes de computadores Prof. António dos Anjos

INTERNETWORK SIGNIFICADO: Conjunto de diferentes redes interligadas entre si. São necessários circuitos públicos ou privados para que a ligação exista. Aulas 13 / 14

Problema Para rentabilizar a utilização dos circuitos existentes, permite-se que neles circule informação de vários emissores para vários receptores. Desta forma é necessário que existam mecanismos para assegurar que as mensagem cheguem correctamente ao destino: Assegurar que os dados cheguem ao destino; Assegurar que os dados que percorrem diferentes encaminhamentos não sejam entregues várias vezes ao receptor. Aulas 13 / 14

Técnicas de comutação Comutação de circuitos (Circuit switching) Comutação de mensagens (Message switching) Comutação de pacotes (Packet switching) Aulas 13 / 14

Comutação de circuitos Estabelece-se um encaminhamento (rota) físico entre emissor e receptor através da comutação de circuitos (comutadores); Essa rota é então utilizada exclusivamente para a passagem dos dados resultantes da conversação estabelecida entre os dois dispositivos; Ao terminar a conversação os circuitos que estavam ocupados são libertados; A rede telefónica é a rede mais conhecida que usa comutação de circuitos; Aulas 13 / 14

Comutação de circuitos (2) Circuito reservado em exclusivo até ao fim da comunicação Há uma ligação física estabelecida (cobre) Aulas 13 / 14

Comutação de circuitos (3) Aspectos positivos: Não há congestionamento (encaminhamento dedicado – exclusivo); Largura de banda constante; Não há praticamente atrasos na propagação dos dados. Aspectos negativos: Pode existir atraso no estabelecimento da rota de encaminhamento caso todos os caminhos estejam ocupados; Fraco aproveitamento da largura de banda, visto que a rota se vai encontrar ocupada durante toda a conversação mesmo que não exista troca de informação. Aulas 13 / 14

Comutação de mensagens Não é estabelecido um encaminhamento dedicado entre os dispositivos que pretendem comunicar; O emissor coloca a mensagem de forma INTEGRAL no meio físico de TX junto com o endereço do destinatário; A mensagem é então passada de nó em nó de forma integral até atingir o destino; Cada nó memoriza a mensagem temporariamente e de seguida envia para o próximo nó que repete o processo até ao destinatário (store-and-forward). Aulas 13 / 14

Comutação de mensagens (2) Store-And-Forward Não há reserva de circuito. Routers com muita memória secundária. Aulas 13 / 14

Comutação de mensagens (3) Aspectos positivos: Congestionamentos reduzidos porque cada nó guarda temporariamente as mensagens recebidas; Podem estabelecer-se esquemas de prioridade, permitindo atrasar o envio das mensagens de baixa prioridade e reenvio imediato das mensagens prioritárias. Aspectos negativos: Não é bom para aplicações de tempo real nem para aplicações que exijam interactividade: Atrasos no tempo de memorização; O tempo gasto na busca do próximo nó não é determinístico. Os nós envolvidos no percurso tem de ser máquinas com muita memória de massa (discos com grande capacidade) pelo facto de que têm de armazenar as mensagens inteiras temporariamente. Aulas 13 / 14

Comutação de pacotes Combina as vantagens e minimiza as desvantagens da comutação de circuitos e da comutação de mensagens; As mensagens são divididas em partes mais pequenas (packets); O tamanho máximo do packet (pacote) é fixo; A cada pacote são adicionados o endereço de origem e de destino. Aulas 13 / 14

Comutação de pacotes Subdivide-se em: Comutação por datagramas Comutação por circuitos virtuais Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas Os vários pacotes (datagramas) que compõe a mensagem são colocados no meio físico; Cada um dos datagramas pode tomar uma rota diferente em direcção ao destinatário; A rota de cada pacote é determinada por algoritmos de routing que determinam qual o melhor caminho no momento; Os datagramas podem chegar fora de ordem, por isso cada um tem um número de sequência que permite que o destinatário possa “remontar” a mensagem; Analogia: Sistema Postal. Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas 5 4 3 2 1 A 7 1 D 4 2 B 6 E 3 5 1 2 3 4 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas 5 4 3 2 1 A 7 1 D 4 2 B 6 E 3 5 1 2 3 4 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (2) 5 4 3 2 1 A 7 1 D 4 2 B 1 6 E 3 5 2 3 4 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (3) 5 4 3 2 A 7 1 1 D 4 2 1 B 2 6 E 3 5 3 4 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (4) 5 4 3 A 7 1 1 D 4 2 2 1 B 3 6 2 E 3 5 4 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (5) 4 Um 7 1 1 3 D 4 2 1 2 2 B 4 6 3 E 3 5 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (6) 1 1 5 A 7 1 3 4 D 4 2 2 2 3 B 5 6 4 E 3 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (6) 3 1 2 1 A 7 1 4 5 D 4 2 3 2 4 B 6 5 E 3 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (8) 4 3 1 3 2 1 A 7 1 5 D 4 2 4 2 5 B 6 E 3 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (9) 5 C 4 4 3 3 1 2 1 A 7 1 2 D 4 5 2 B 6 E 3 5 Aulas 13 / 14

Comutação por datagramas (10) 5 4 5 3 4 2 3 1 2 A 1 7 1 D 4 2 B 6 E 3 5 Aulas 13 / 14

Comutação por circuitos virtuais A grande diferença em relação à comutação por datagramas é que se estabelece uma rota fixa (virtual); Isso resulta em: Maior fiabilidade na comunicação; Maior overhead: Estabelecimento da rota; Negociação do tamanho máximo dos pacotes. Aulas 13 / 14

Comutação de pacotes (datagramas+circuitos virtuais) Aspectos positivos: Excelente relação qualidade preço, visto que nenhum dos dispositivos intervenientes necessita de memória de massa (Basta a RAM); Os atrasos na propagação dos dados são minimizados visto que apenas se transmitem pequenas quantidades de informação o que permite um tratamento bastante rápido em cada nó. PORQUÊ? O acesso à RAM é muito mais rápido do que o acesso a memórias de massa. O tamanho dos pacotes é negociado de forma a se tirar o máximo proveito da largura de banda existente; Algoritmos de encaminhamento (routing) calculam qual o melhor caminho por onde cada pacote deverá passar. Aulas 13 / 14

Comutação de pacotes (datagramas+circuitos virtuais) - 2 Aspectos negativos: Protocolos de comutação de pacotes são complexos; Implementação de redes que usem a comutação por pacotes tem um custo inicial elevado; Visto que cada pacote tem de conter os endereços de origem e destino, há um maior overhead por pacote do que na comutação de circuitos (físicos). Aulas 13 / 14