Departamento de Eletrônica e Telecomunicações

Faculdade de Engenharia

Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Prof. Marcelo Gonçalves Rubinstein

Computadores Digitais II

Ementa

Introdução a Redes de Computadores

A Camada Aplicação A Camada Transporte A Camada Rede A Camada Enlace A Camada Física

Redes de computadores

Redes de computadores Conjunto de computadores autônomos interconectados

por uma única tecnologia [Tanenbaum] Internet é uma rede de redes

Sistema de comunicação que visa a interconexão entrecomputadores, terminais e periféricos

Usos de redes de computadores Aplicações comerciais

Compartilhamento de recursos físicos e informações Comunicação entre usuários Comércio eletrônico

Redes de computadores

Usos de redes de computadores (cont.) Aplicações domésticas

Compartilhamento de recursos físicos e informações Comunicação entre usuários Comércio eletrônico Entretenimento

Usuários móveis Escritório portátil Aplicações militares

Classificações de redes

Extensão geográfica Redes pessoais (Personal Area Networks – PANs) Redes locais (Local Area Networks – LANs) Redes metropolitanas (Metropolitan Area Networks –

MANs) Redes de longa distância (Wide Area Networks –

WANs)

Classificações de redes

Comparação de LANs, MANs e WANs (fonte: Stallings)

Redes pessoais

Cobrem distâncias muito pequenas Destinadas a uma única pessoa

Ex.: Bluetooth

Redes locais

Cobrem pequenas distâncias Um prédio ou um conjunto de prédios

Geralmente pertencentes a uma mesmaorganização

Taxa de transmissão de Mbps a Gbps Pequenos atrasos de propagação Ex.: Ethernet

Redes metropolitanas

Cobrem grandes distâncias Uma cidade

Ex.: rede baseada na TV a cabo

Redes metropolitanas

MAN baseada na TV a cabo (fonte: Tanenbaum)

Redes de longa distância

Cobrem distâncias muito grandes Um país, um continente

Transmissão através de comutadores depacotes interligados por enlaces dedicados

De um modo geral possuem taxas detransmissão menores que as das LANs

Atraso de propagação maiores do que das LANs Ex.: ATM

Classificações de redes

Redes domiciliares e corporativas Redes de acesso Redes dorsais (backbone)

Topologias

Estruturas físicas de interligação dosequipamentos da rede

Cada uma apresenta características próprias,com diferentes implicações quanto a Custo Confiabilidade Alcance

Tipos mais comuns Malha Estrela Anel Barramento Híbridas

Malha

Pode ser completa ou irregular

Malha completa

Cada estação é conectada a todas as outrasestações da rede

Exemplo de malha completa

Malha completa

Vantagens Não há compartilhamento do meio físico Não há necessidade de decisões de por onde enviar a

mensagem (roteamento)

Desvantagem Grande quantidade de ligações

Custo

Malha irregular

Topologia mais geral possível Cada estação pode ser conectada diretamente a

um número variável de estações

Malha irregular

Vantagens Arranjo de interconexões pode ser feito de acordo com

o tráfego Pode escolher por onde enviar a mensagem

Para evitar congestionamento

Desvantagem Necessita de decisão de roteamento

Malha

Usada principalmente em Redes de longa distância

Em geral as redes locais não usam a topologiaem malha Custo associado aos meios físicos é pequeno em

redes locais Complexidade da decisão de por onde enviar a

mensagem aumenta o custo Armazenamento e processamento de cada mensagem

a cada nó intermediário aumenta o atraso e diminui avazão

Estrela

Decisões de roteamento centralizadas em um nó Cada estação é conectada a esse nó central

Exemplo de estrela

Estrela

Vantagem Boa para situações onde o fluxo de informações é

centralizado

Desvantagens Dependência de um nó centralizado pode ser uma

desvantagem quando o fluxo não é centralizado Problema de confiabilidade no nó central

Estrela

Usada principalmente em Redes locais

Anel

Mensagens circulam nó-a-nó até o destino Tem de reconhecer o próprio nome (endereço) nas

mensagens e copiar as que lhe são destinadas

Exemplo de anel

Anel

Vantagens Boa para situações onde o fluxo de informações não é

centralizado Não há necessidade de decisões de roteamento Como não há armazenamento intermediário, pode-se

obter um melhor desempenho em termos de atraso evazão

Desvantagens Necessita de mecanismos de acesso ao meio

compartilhado Confiabilidade da rede depende da confiabilidade

individual dos nós intermediários (funcionam comorepetidores)

Anel

Usada principalmente em Redes locais

Barramento

Mensagens transferidas sem a participação dosnós intermediários

Todas as estações “escutam” as mensagens Necessidade de reconhecer o próprio nome (endereço)

Exemplo de barramento

Barramento

Vantagens Não há necessidade de decisões de roteamento Como não há armazenamento intermediário, pode-se

obter um melhor desempenho em termos de atraso evazão

Desvantagem Necessita de mecanismos de acesso ao meio

compartilhado

Barramento

Usada principalmente em Redes locais

Topologias híbridas

Existem ainda configurações híbridas Anel-estrela Barramento-estrela Estrela-anel Árvore de barramentos

Técnicas de comutação

Abordagens para a montagem de um núcleo derede [Kurose]

Comutação Alocação de recursos da rede (meio de transmissão,

nós intermediários etc.) para transmissão [Soares]

Técnicas de comutação Comutação de circuitos Comutação de pacotes

Exemplo de rede comutada (fonte: Stallings)

Comutação de circuitos

Caminho dedicado entre as estações Sucessão de enlaces (chaveamento espacial ou físico) Sucessão de canais de frequência (FDM) Sucessão de canais de tempo (TDM)

Recursos reservados Ex.: buffers (filas), banda

Garantia com transmissão a uma taxa constante

Comutação de circuitos

Comunicação em três fases Estabelecimento do circuito (conexão)

Determinação e alocação de uma rota entre as estações Alocação de um canal por enlace

Transferência de dados Desconexão do circuito

Comutação de circuitos

Comutação de circuitos (fonte: Kurose)

Comutação de circuitos

Após o estabelecimento, tem-se a impressãoque há uma ligação direta entre as estações

Atrasos (ex.: Kurose pag. 21) Estabelecimento de conexão Transmissão

Número de bits / taxa de transmissão

Propagação Distância entre nós / velocidade de propagação

Ex.: rede telefônica Conexão (circuito) precisa ser estabelecida para a

comunicação iniciar

Analogia: restaurante que faz reservas

Comutação de circuitos

Vantagens Garantia de recursos Disputa pelo acesso somente na fase de conexão Não há processamento nos nós intermediários

Menor tempo de transferência

Controle nas extremidades

Comutação de circuitos

Desvantagens Desperdício de banda durante períodos de silêncio

Problema para transmissão de dados

Ruim quando o tempo de conexão é da ordem dotempo da comunicação

Erros são recuperados fim-a-fim Probabilidade de bloqueio

Circuitos ocupados em um instante