23   comutação e roteamento
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23 comutação e roteamento Document Transcript

  • 1. Ítalo Diego Teotônio italodiego12@gmail.com - www.techlivre.blogspot.com - twitter.com/italo_diego - www.facebook.com/italodiego Formas de Comutação Na camada de rede é possível realizar a comunicação entre computadoresgeograficamente distribuídos e sem um enlace único interligando ambos os nós. Dessa forma,para que um pacote saia de sua origem e chegue ao destino final é preciso que ele passe porinúmeros nós intermediários, os quais devem receber o pacote e encaminhar adiante. Reparena figura 1: para um dado sair da máquina do usuário e chegar ao servidor web, foi preciso queo pacote passasse pelos roteadores r1, r2 e r3. Figura 1 É importante observar que quando duas máquinas trocam dados, muitos pacotesprecisam ser trocados entre elas. Imagine a transferência de um arquivo bastante grande. Pararealizar essa tarefa esse arquivo é dividido em pedaços pequenos e cada um é transmitidoutilizando um pacote. A forma de comutação consiste no mecanismo que é utilizado para determinar ocaminho dos dados entre dois computares, havendo duas possibilidades: a comutação porcircuitos virtuais e a comutação por pacotes. Analise a rede da figura 2. Note que um pacote enviado pela máquina A poderia fazerdiferentes caminhos até chegar à máquina B. Quando a comutação por circuitos virtuais éutilizada, antes do início da transmissão é determinado um caminho (circuito) que seráutilizado durante toda a transferência de dados. 1
  • 2. Ítalo Diego Teotônio italodiego12@gmail.com - www.techlivre.blogspot.com - twitter.com/italo_diego - www.facebook.com/italodiego Considerando a rede da figura 2, como exemplo, poderia ser estipulado o circuitovirtual com o seguinte caminho: A, R1, R5, R4, B. Dessa forma, todos os pacotes trocados pelasmáquinas A e B passariam por esse caminho. Figura 2 Quando a comutação por pacotes é utilizada a história acontece de forma diferente. Adecisão sobre o caminho a ser percorrido é tomada para cada pacote transmitido. Dessaforma, na transmissão de um arquivo entre as máquinas A e B, um pacote poderia fazer ocaminho A, R1, R4, B e o próximo seguir por A, R1, R2, R3, R4, B e assim sucessivamente. Ambas as formas de comutação possuem vantagens e desvantagens. Uma situaçãointeressante para se analisar as formas de comutação são as situações de congestionamento.Mas, o que é congestionamento em uma rede de computadores? Em um sistema de trânsito, o que provoca o congestionamento de uma rua? Simples: onúmero de carros que trafegam pela rua é maior que o suportado por ela. Em redes de 2
  • 3. Ítalo Diego Teotônio italodiego12@gmail.com - www.techlivre.blogspot.com - twitter.com/italo_diego - www.facebook.com/italodiegocomputadores algo semelhante acontece: o número de pacotes circulando pela rede é maiorque a capacidade que ela tem em comutá-los. Quando a comutação por circuitos é utilizada é possível definir os circuitos de formaque o tráfego seja balanceado entre os inúmeros roteadores existentes no caminho,aumentando a probabilidade de evitar-se uma situação de congestionamento. No entanto,conforme visto anteriormente, uma vez que um circuito é definido ele é mantido até o final datransmissão e todos os pacotes passam por ele. Se a demanda pela construção por circuitos formuito grande chegará um momento em que todas as “tentativas de drible” serão esgotadas eo estabelecimento de novos circuitos, inevitavelmente, congestionará a rede. No momento que uma transmissão termina um circuito é desfeito. Porém podeacontecer de inúmeros circuitos serem finalizados em uma parte da rede, deixando-a livre eoutros muitos continuarem em uso em outra parte, mantendo essa parte congestionada.Como os circuitos permanecem até o final da transmissão, nesse caso uma parte da redeestaria livre e outra congestionada. Usando a comutação por pacotes é mais difícil evitar o congestionamento de umarede, pois como não se sabe por onde os pacotes passarão é complicado realizar a reserva derecursos. No entanto, se uma parte da rede torna-se congestionada os pacotes podem tomarcaminhos diferentes, procurando aqueles com menos tráfego. De maneira resumida, a comutação por circuitos é melhor na tentativa e evitarcongestionamento e pior quando um congestionamento é formado. A comutação por pacotestem problemas para tentar evitar o congestionamento, mas se ele acontecer é possívelcontorná-lo. Uma outra situação que pode-se analisar é quanto à ordem dos pacotes. Supondo umsistema onde não existem perdas de pacotes nem necessidade de retransmissão de dados, emum circuito virtual todos os pacotes de uma transmissão seguem o mesmo caminho, o que porconseqüência faz com que eles cheguem na mesma ordem no destino final. Uma vez que na comutação por pacotes cada pacote pode pegar um caminhodiferente é possível que um pacote A que é enviado antes de B pegue um caminho mais longo,chegando atrasado no destinatário, causando a desordem das informações, o que precisa detratamento. 3
  • 4. Ítalo Diego Teotônio italodiego12@gmail.com - www.techlivre.blogspot.com - twitter.com/italo_diego - www.facebook.com/italodiego Roteamento Essa talvez seja uma das mais importantes tarefas da camada de rede. Conforme temsido mostrado, entre dois computadores pode haver diversos caminhos que um pacote podeseguir. Um roteador não decide qual é o caminho completo que um pacote deve percorrer atéo destino final. Ele necessita saber apenas qual é o próximo roteador que deve processar opacote. Cada nó que um pacote passa entre a origem e o destino é denominado de “hop”. Porisso, o roteamento onde cada roteador se preocupa com o próximo nó a processar o pacote édenominado de roteamento “Next-Hop”. Para que o roteador possa saber qual é o próximo nó a processar ele utiliza uma tabelachamada de tabela de roteamento, a qual contém informações que são utilizadas na decisãodo “Next-Hop”. Na internet existe um número muito grande de computadores. Se essas tabelasarmazenassem informações sobre cada computador seu tamanho seria giganteimpossibilitando que os equipamentos pudessem realizar um roteamento de pacotes com umtempo tolerante. Sendo assim, as tabelas armazenam apenas informações sobre as redes (porisso é importante o endereço de rede, que pode ser calculado com base em um endereço IP).Dessa forma, um pacote é recebido, o endereço IP de destino é analisando para se calcular oendereço de rede. Alguns algoritmos são propostos para determinar as tabelas de roteamento.Basicamente eles podem ser divididos em duas classes: a) Algoritmos não adaptativos: Nesse caso as tabelas são definidas estaticamente e sealguma mudança acontecer na rede é preciso a intervenção do administrador para realizar amudança. b) Algoritmos adaptativos: São os algoritmos que vão alterando as tabelas de acordocom a situação atual da rede. Dessa forma, se a rede sofrer alguma alteração as tabelas sãoautomaticamente alteradas. 4
  • 5. Ítalo Diego Teotônio italodiego12@gmail.com - www.techlivre.blogspot.com - twitter.com/italo_diego - www.facebook.com/italodiego Time to Live Muitas vezes deseja-se estabelecer o número máximo de hops que um pacote poderealizar até chegar ao destino. Como exemplo, imagine uma rede com três nós: A, B e C. Poralgum motivo qualquer, o nó A possui em sua tabela de roteamento que o melhor caminhopara chegar ao nó C é por meio do nó B. O nó B por sua vez possui em sua tabela que o melhorcaminho para chegar em C é usando como “Net-Hop” o nó A. Sendo assim, quando o pacotedestinado ao nó C chegar ao nó A ou ao nó B ele ficara em “loop”. O Time-to-Live é um número que existe no cabeçalho do pacote IP que determina onúmero máximo de hops que o pacote pode utilizar até chegar no destino. A cada roteadorque o pacote passa esse número é decrementado. Caso o Time-to-Live chegue a zero e o nódestino ainda não foi alcançado o pacote é descartado e uma mensagem notificando o eventoé enviada ao emissor original do pacote. 5