UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIA DA COMPUTAO

Douglas Nazareno Debiazi Vargas

UMA FERRAMENTA PARA GERNCIA DE REDES ATM,

VIA WWW, JAVA E SNMP

Dissertao submetida Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos para a obteno do grau de Mestre em Cincia da Computao.

Prof. Dr. Bernardo Gonalves Riso(Orientador)

Prof. Dr. Carlos Becker Westphall(Co-orientador)

Florianpolis, fevereiro de 2001.

UMA FERRAMENTA PARA GERNCIA DE REDES ATM,

VIA WWW, JAVA E SNMP

por

Douglas Nazareno Debiazi Vargas

Esta dissertao foi julgada adequada para a obteno do ttulo de Mestre em

Cincia da Computao rea de Concentrao: Sistemas de Computao e aprovada em

sua forma final pelo Programa de Ps-Graduao em Cincia da Computao.

Prof. Dr. Fernando Augusto Ostuni GauthierCoordenador de Curso

Banca Examinadora

7^*.Pro f. Dr. Bernard^ Gonalves Riso Orientador

Prof. Dr. Carlos Becker Westphall Co-orientador

ii

Dedicatria

Dedico esta dissertao aos meus pais e minha famlia, pois cada um deles ao seu

modo me incentivou e contribuiu para a realizao deste trabalho.

E Gisele, minha noiva, pelo incentivo, pelo carinho e pela compreenso que teve, em

todos os momentos nos quais a dedicao aos trabalhos se interps a ns.

iii

AGRADECIMENTOS

Com estima e apreo agradeo aos professores e amigos Prof. Dr. Bernardo

Gonalves Riso e Prof. Dr. Carlos Becker Westphall, que disponibilizaram seu tempo

para as discusses, os conselhos e as orientaes, num convvio engrandecedor tanto

acadmico como pessoal.

Estendo os agradecimentos tambm para todos os demais professores do Curso de

Ps-Graduao em Cincia da Computao da Universidade Federal de Santa Catarina,

os quais me permitiram durante a convivncia conceber conceitos e adquirir

conhecimentos que contriburam para a realizao deste trabalho.

Ao pessoal do NPD: Andr, Jussara, Fernando e Elvis, agradeo pela pacincia,

pelo suporte e pelas conversas enriquecedoras, em especial a Solange Sari pelo auxlio

nas re-configuraes dos switch s e ao Edison Melo que alm de tudo foi um

incentivador desde o incio do trabalho.

A Vera e a Valdete, que atuando pela secretaria do Curso de Ps-Graduao em

Cincia da Computao, sempre demonstraram presteza e zelo ao cuidar de todos os

aspectos relacionados aos interesses dos alunos.

Aos colegas de curso e de sala de estudo, em especial aos amigos Jos Luis,

Gilmrio e Ewerton, pela amizade e pelo companheirismo, mostrado durante todo o

trabalho, em especial durante a realizao das disciplinas.

A Deus.

SUMRIO

LISTA DE ABREVIATURAS................................................................................vii

LISTA DE FIGURAS.............................................................................................. xii

LISTA DE TABELAS............................................................................................ xiv

RESUMO.............................. ..................................................................................... xv

ABSTRACT...............................................................................................................xvi

CAPTULO 01: INTRODUO........................................................................ 17

1.1 O b je t iv o ............................................................................................................................... 23

1.2 M t o d o ................................................................................................................. ;..............23

1.3 J u s t if ic a t iv a .....................................................................................................................24

1.4 O r g a n iz a o d o T r a b a l h o ...................................................................................... 24

CAPTULO 02: REDES ATM ............................................................................ 26

2.1 A R ede d e M u l tip l e x a o A T M ............................................................................31

2.2 A R e d e d e C o m u t a o A T M ....................................................................................35

2.3 A R e d e D ig it a l d e Se r v i o s In t e g r a d o s A T M ............................................. 38

2.3.1 A Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Estreita..................39

2.3.2 A Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Larga .....................44

2.4 O MODELO DE REFERNCIA PARA PROTOCOLOS DA R D S I-F L ..........................46

2.5 A C a m a d a F s ic a ............................................................................................................. 49

2 .6 A C a m a d a A T M ...............................................................................................................50

2 .7 A C a m a d a d e A d a p t a o A T M ............................................................................. 57

2 .8 O P l a n o d e U s u r io .....................................................................................................59

2 .9 O P l a n o d e C o n t r o l e ..................................................................................................59

2.10 O P l a n o d e G e r e n c ia m e n t o 60

CAPTULO 03: GERNCIA DE REDES..........................................................64

3.1 G e r n c ia d e R e d e s c o m S N M P ................................................................................68

3.2 G e r n c ia d e R e d e s v ia W W W ........................ ........................................................ 72

3.3 G e r n c ia d e R e d es c o m Ja v a ......... ..................... .................... .............................. 74

3 .4 G e r n c ia d e R e d e s c o m A d v e n t N e t M a n a g e m e n t B u il d e r .................75

CAPTULO 04: O AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO.......................78

4.1 A U n iv e r s id a d e F e d e r a l d e Sa n t a C a t a r in a - U F S C ...............................79

4 .2 O N c l e o d e P r o c e s s a m e n t o d e D a d o s - N P D ............................................. 80

4.3 A R e d e N a c io n a l de P e sq u is a s - R N P ................................................................ 81

4 .4 A R e d e de C in c ia e T e c n o l o g ia - R C T .............................................................83

4.5 A R ed e M e t r o po l ita n a d e A lta V e l o c id a d e d e F l o r ia n p o l is - R E M A V -F L N ...................................................................................................................... 86

4 .6 A r e d e U F S C ...................................................................................................................... 87

4 .7 INTERCONEXES W A N DA U F S C ...... .................... ................................................... 88

4 .8 O AMBIENTE DE TESTES E EXPERIMENTOS................................................................90

CAPTULO 05: SIGMA/WS - FERRAMENTA PARA A GERNCIA DE REDES ATM, VIA WWW, JAVA E SNM P...................... 92

5.1 AS PGINAS COM INFORMAES DO SWITCH .......................................................... 95

5.1.1 As pginas com Informaes Gerais sobre o switch.......................... 97

5.1.2 As pginas com Informaes sobre o Estado das Conexes........... 104

5.1.3 Pginas com Informaes sobre o Trfego nas Conexes...............108

5.2 PGINAS SOBRE AS CONEXES DO SWITCH ........................................................... 114

5.2.1 Pginas com informaes sobre o Volume na Conexo...................116

5.2.2 As pginas com informaes sobre a Vazo na Conexo................121

5.2.3 As pginas com informaes sobre a QoS na Conexo...................124

2.11 A OPERAO DE UMA REDE A T M ............................................................................. 62

C A P T U L O 06 : E X P E R IM E N T O S E T E S T E S R E A L IZ A D O S .................. 130

6.1 P r o c e d im e n t o s s e g u id o s p a r a e fe t u a r o s e x p e r im e n t o s e t e st e s .. 131

C A P T U L O 07 : C O N C L U S O ........................................................................................141

7.1 In t e r p r e t a o d o s R e s u l t a d o s ..........................................................................145

7.2 A l c a n c e d o s O b je t iv o s .............................................................................................147

7.3 T r a b a l h o s F u t u r o s ................................................................................................... 147

C A P T U L O 08 : A N E X O S ...................................................................................................149

A n e x o A : C d ig o H T M L d a p g in a In d e x .h t m l ................................................150

A n e x o A : C d ig o H T M L d a p g in a In d e x .h t m l ................................................150

A n e x o B : C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 .h t m l ......................................... 151

A n e x o C: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 S is t e m a .h t m l ....................... 152

A n e x o C l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 S is t e m a .j a v a ....................... 153

A n e x o D : C d ig o H T M L da p g in a IB M 8 2 6 5 In t F is ic a .h t m l .....................156

A n e x o D l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 In t F is ]Ca .j a v a .....................157

A n e x o E: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 L in k St a t e .h t m l .................. 208

A n e x o E l : C d ig o JA V A d o a pp l e t IB M 8 2 6 5 L in k St a t e .j a v a .................. 209

A n e x o F: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 T r a f e g o .h t m l ....................... 212

A n e x o F l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 T r a f e g o .ja v a ....................... 213

A n e x o G: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s IP .h t m l ..................217

A n e x o G l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 P a c IP .j a v a ............................ 218

A n e x o H : C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s IP D ia .h t m l .......... 219

A n e x o H l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 P a c o t e s IP .j a v a ..................220

A n e x o I: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s T C P .h t m l ................221

A n e x o I I : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 P a c T C P .ja v a ..........................222

A n e x o J: C d ig o H T M L da p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s T C P D ia .h t m l ...... 223

vii

A n e x o J 1 : C d ig o JA V A d o a p p l e t B M 8 2 6 5 P a c o t e s T C P .j a v a .............. 224

A n e x o K: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s U D P .h t m l ............225

A n e x o K l : C d ig o JA V A d o a p p l e t IB M 8 2 6 5 P a c U D P .j a v a ......................226

A n e x o L: C d ig o H T M L d a p g in a IB M 8 2 6 5 P a c o t e s U D P D ia .h t m l ..... 227

A n e x o L l : C d ig o JA V A d o a pp l e t U 3M 8265Pa c o t e s U D P .j a v a .............228

A n e x o M : C d ig o H T M L d a p g in a R e d e U F S C .h t m l .................................... 229

A n e x o M l : C d ig o JA V A d o a p p l e t R e d e U F S C S t a t u s .ja v a .....................230

A n e x o N : C d ig o H T M L d a p g in a R e d e U F S C V o l u m e .h t m l ..................233

A n e x o N I : C d ig o JA V A d o a p p l e t R e d e V o l .ja v a ......................................... 234

A n e x o O: C d ig o H T M L d a p g in a R ed eU F S C V o l u m e D ia .h t m l .......... 235

A n e x o 0 1 : C d ig o JA V A d o a p p l e t R e d e U F S C V o l u m e .ja v a ................... 236

A n e x o P: C d ig o H T M L d a p g in a R e d e U F S C V a z a o .h t m l ......................238

A n e x o P I : C d ig o JA V A d o a pp l e t R ed eU F S C V a z a o .ja v a ....................... 239

A n e x o Q: C d ig o H T M L d a p g in a Re d e U F S C V a z a o D ia .h t m l .............. 241

A n e x o Q l : C d ig o H T M L da p g in a R e d e U F S C V a z a o D ia .j a v a ............242

A n e x o R : C d ig o H T M L da p g in a R ed eU F S C Q o S .h t m l ...........................243

A n e x o R l : C d ig o JA V A d o a p p l e t R e d e U F S C Q o S .j a v a ...........................244

C A P T U L O 0 9 : B IB L IO G R A F IA ............................................................. ..................... 248

LISTA DE ABREVIATURAS

AAL ATM Adaptation Layer

ACAFE Associao Catarinense das Fundaes Educacionais

ATDM Asynchronous Time Division Multiplexing

ATM Asynchronous Transfer Mode

B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Networks

CCITT Comit Consultatif International Tlgraphique et Tlphonique

CE Controladores de Entrada

CFM Centro de Cincias Fsicas e Matemticas

CGI Common Gateway Interface

CLIMERH Centro Integrado de Meteorologia e Recursos Hdricos de Santa Catarina

CLP Cell Loss Priority

CMIP Common Management Information Protocol

CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico

COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Ps-Graduao e Pesquisa de

Engenharia

CPGCC Curso de Ps-Graduao em Cincia da Computao

CS Controladores de Sada

CS Convergence Sub-layer

CTC Centro Tecnolgico

EPAGRI Empresa de Pesquisa e Agropecuria e Difuso de Tecnologia de Santa

Catarina

FAPERJ Fundao de Amparo Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro

FAPESP Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo

FAPERGS Fundao de Amparo Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul

FDM Frequency Division Multiplexing

FIESC Federao das Indstrias do Estado de Santa Catarina

FINEP Financiadora de Estudos e Projetos

FTP File Transfer Protocol

FUNCITEC Fundao de Cincia e Tecnologia

GFC Generic Flow Control

HEC Header Error Check

HTML Hypertext Markup Language

HTTP Hypertext Transfer Protocol

FDDI Fiber Distributed Data Interface

IEEE Institute o f Electrical and Electronics Engineers

IETF Internet Engineering Task Force

ILMI Interim Local Management Interface

INE Departamento de Informtica e de Estatstica

ISDN Integrated Services Digital Network

ITU International Telecommunications Union

LAN Local Area Network

LB Ligao Bsica

LMP Ligao Multiplexada Primria

LTT Local Translation Table

MAN Metropolitan Area Network

MCT Ministrio da Cincia e Tecnologia

MIB Management Information Base

MP Mdulos Processadores

N-ISDN Narrowband Integrated Services Digital Networks

NNTP Network News Transfer Protocol

NNI Network-Network Interface

NPD Ncleo de Processamento de Dados

NT Network Termination

OAM Operation Administration and Maintenance

PCM Pulse Code Modulation

PM Physical Medium

PoP Ponto de Presena

PoP-SC Ponto de Presena de Santa Catarina

PRM Protocol Reference Model

X

PVC

ProTeM-CC

PTI

PUC-RIO

QoS

RCT

RCT-SC

RDSI

RDSI-FE

RDSI-FL

RENAV

RENPAC

RMAV-FLN

RNP

SAR

SAS

SAAL

SC

SDH

SEBRAE

SIGMA/WS

SMTP

SNMP

SONET

STDM

STM

SVC

SVCC

TC

TC

Permanent Virtual Connections

Programa Temtico Multi-Institucional em Cincia da Computao

Payload Type Identifier

Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro

Quality o f Service

Rede de Cincia e Tecnologia

Rede de Cincia e Tecnologia de Santa Catarina

Redes Digitais de Servios Integrados

Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Estreita

Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Larga

Rede Nacional de Alta Velocidade

Rede Nacional de Pacotes

Rede Metropolitana de Alta Velocidade de Florianpolis

Rede Nacional de Pesquisa

Segmentation and Reassembly

SNMP Applet Server

Signaling AAL

Technical Sub-committees

Synchronous Digital Hierarchy

Servio de Apoio Pequena e Mdia Empresa

Ferramententa para a Gerncia e a Monitorao de redes ATM via Web

com SNMP

Simple Mail Transfer Protocol

Simple Network Management Protocol

Synchronous Optical Network

Synchronous Time Division Multiplexing

Synchronous Transfer Mode

Switched Virtual Connections

Signaling Virtual Channel Connection

Technical Committees

Transmission Convergence

TCP/IP Transfer Control Protocol/Internet Protocol

TDM Time Division Multiplexing

TELESC Empresa de Telecomunicaes de Santa Catarina

UDESC Universidade do Estado de Santa Catarina

UFSC Universidade Federal de Santa Catarina

UME UNI Management Entities

UNI User-Network Interface

vcc Virtual Channel ConnectionVCI Virtual Channel Identifier

VCL Virtual Channel Link

VPC Virtual Path Connection

VPI Virtual Path Identifier

VPL Virtual Path Link

WAN Wide Area Network

WBM Web-Based Management

WG Working Group

WWW World Wide Web

LISTA DE FIGURAS

F ig u r a 1: A e st r u t u r a d e u m a r e d e d e c o m p u t a d o r e s ..................................................... 27

F ig u r a 2: A T c n ic a d e M u l tip le x a o p o r F r e q n c ia - F D M ..................................32

F ig u r a 3: A T c n ic a d e M u ltipl e x a o de T em po - T D M ................................................33

F ig u r a 4: A T c n ic a d e M u l tip le x a o S n c r o n a de T e m p o - S T D M ...................... 34

F ig u r a 5: A T c n ic a d e M u l t ip l e x a o A s s n c r o n a d e T e m p o - A T D M ................ 34

F ig u r a 6: E s t r u t u r a s de a c e s s o ..................................................................................................... 40

F ig u r a 7: A r e d e d e t e l ef o n ia a n a l g ic a ................................................................................. 42

F ig u r a 8: A r e d e d e t e l e fo n i a m is t a ............................................................................................ 43

F ig u r a 9: A r e d e d e t e l ef o n ia d ig it a l d e s e r v i o s in t e g r a d o s ...................................44

F ig u r a 10: O m o d e l o d e r e f e r n c ia d e p r o t o c o l o s d a R D S I-F L .................................47

F ig u r a 11: A s c a m a d a s n o m o d e l o de r e f e r n c ia d e p r o t o c o l o s A T M .................48

F ig u r a 12: A c l u l a A T M ...................................................................................................................50

F ig u r a 13: O s c a b e a l h o s d e c l u l a s A T M ............................................................................ 51

F ig u r a 14: O f o r m a t o d o c a b e a l h o d a s c l u l a s e s p e c ia is ..........................................52

F ig u r a 15: A c o n e x o c o m c a n a l v ir t u a l e o s e n la c es d e c a n a l v ir t u a l ......... 52

F ig u r a 16: A e s t r u t u r a d e u m c o m u t a d o r A T M ..................................................................53

F ig u r a 17: O e n d e r e a m e n t o d a c l u l a (V P I/V C I).............................................................54

F ig u r a 18: U m e n l a c e , o s V P C s (V P F s) e V C C s (V C F s) ................................................ 55

F ig u r a 19: A c o m u t a o d e po r ta s V C I/V P I...........................................................................56

F ig u r a 20: A s c o n e x e s c a m a d a a c a m a d a n a a r q u it e t u r a d e r e d e A T M .......... 57

F ig u r a 21: A e s t r u t u r a d e g e r e n c ia m e n t o A T M .................................................................65

F ig u r a 22: C o m p o n e n t e s d o m o d e l o d e g e r e n c ia m e n t o S N M P ................................... 70

F ig u r a 23: A in t e r f a c e d o A d v e n t n e t M a n a g e m e n t B u il d e r ......................................76

F ig u r a 24: O b a c k b o n e d a R N P ........................................................................................................ 83

F ig u r a 25: O b a c k b o n e d a R C T ........................................................................................................ 85

F ig u r a 26: O b a c k b o n e d a R E M A V -F L N .................................................................................... 86

F ig u r a 27: O b a c k b o n e d a re d e U F S C ...........................................................................................88

F ig u r a 28: A s c o n e x e s W A N d a TJFSC..................................................................................... 89

F ig u r a 29: O a m b ie n t e d e te stes e e x p e r im e n t o s .......................................... .......................90

F ig u r a 30: A h o m e -p a g e d a f e r r a m e n t a .................................................................................... 94

F ig u r a 31: A p g in a d e i n f o r m a e s s o b r e o s w it c h IB M 8 2 6 5 ....................................96

F ig u r a 32: A p g in a d e in f o r m a e s so b r e o s is t e m a ....................................................... 98

F ig u r a 33: A p g in a d e in f o r m a e s so b r e a s in t e r f a c e s f s ic a s ........................... 101

F ig u r a 34: A p g in a d e in f o r m a e s so b r e o e st a d o d a s c o n e x e s ...................... 105

F ig u r a 35: P g in a d e in f o r m a e s s o b r e o t r f e g o n a s c o n e x e s ........................107

F ig u r a 36: P g in a d e in f o r m a e s so b r e o t r f eg o d e pa c o t e s IP .........................109

F ig u r a 37: P g in a d e in f o r m a e s so b r e o t r f eg o de s e g m e n t o s T C P ............. 111

F ig u r a 38: P g in a d e in f o r m a e s so b r e o t r f e g o d e d a t a g r a m a s U D P ........ 113

F ig u r a 39: P g in a d e i n f o r m a e s s o b r e a c o n e x o d o s w it c h ................................115

F ig u r a 40: P g in a d e in f o r m a e s s o b r e o v o l u m e n a c o n e x o ............................. 118

F ig u r a 41: P g in a d e i n f o r m a e s s o b r e o v o lu m e n a c o n e x o (24 h ) ............... 120

F ig u r a 42: A p g in a d e in f o r m a e s s o b r e a v a z o n a c o n e x o ............................122

F ig u r a 43: A p g in a d e in f o r m a e s s o b r e a v a z o n a c o n e x o (24 h ) ..............123

F ig u r a 44: A p g in a d e in f o r m a e s so b r e a Q o S n a c o n e x o ................................ 126

F ig u r a 45: O u t i l i t r i o S t a r t We b S e r v e r em e x e c u o ...................................................132

F ig u r a 46: O u t i l i t r i o S t a r t Sa s S e r v e r em e x e c u o ..................................................... 133

F ig u r a 47: A c e s s a n d o a S IG M A /W S d o c o m p u t a d o r -s e r v id o r ............................... 134

F ig u r a 48: A c e s s a n d o a S IG M A /W S d e u m c o m p u t a d o r -c l ie n t e ............................135

F ig u r a 49: T r f e g o n a s c o n e x e s d u r a n t e a v id e o c o n f e r n c ia ............................ 138

F ig u r a 50: D ife r e n a n o se n t id o d o t r f e g o , em d ia s t e is e n o - t e is .............139

Lista de Tabelas

T a b e l a 01: O s c a n a is d o T ipo H ....................................................................................................... 45

T a b e l a 02: Os v a l o r e s d o c a m p o P T I ...........................................................................................51

T a b e l a 03: C l a sse s d e se r v i o s d e fin id a s p e l o IT U n a r e c o m e n d a o 1.362..... 58

T a b e l a 04: T ipo s d e M e n s a g e n s SNMP........................................................................72

XV

RESUMO

Este trabalho descreve estudos realizados sobre: as redes ATM, a gerncia dessas

redes com uso de SNMP e da Internet, com maior ateno ao ambiente WWW e

linguagem Java. Estas tecnologias servem como base para o desenvolvimento de uma

ferramenta de gerncia de redes ATM, a ferramenta SIGMA/WS, com a qual foram

realizados experimentos no ambiente de rede ATM da UFSC. A SIGMA/WS foi

desenvolvida tendo como base a linguagem HTML e a linguagem Java, atravs das

quais, estabelece-se uma comunicao via SNMP com os equipamentos de rede

gerenciados. Para fazer funcionar a ferramenta SIGMA/WS faz-se necessrio dispor de

um cliente Web instalado em um computador conectado Internet. A ferramenta

SIGMA/WS foi empregada em um ambiente de teste para monitorar um switch ATM da

rede UFSC. Nesse ambiente, foi monitorado o trfego dos enlaces conectados a esse

switch, obtendo-se grficos que apresentam informaes relacionadas vazo, volume e

qualidade de servio dos enlaces, alm de informaes sobre a configurao do switch.

Atravs desses grficos pode-se analisar o comportamento da rede, verificando os

enlaces com gargalo e horrios de pique. Como resultado global, este trabalho mostra o

uso do ambiente Web para a monitorao de aspectos de desempenho, de configurao e

falhas aplicado a redes ATM, com o uso do SNMP, graas ao emprego de uma

ferramenta desenvolvida com as linguagens HTML e Java.

ABSTRACT

This work describes studies developed through on: networks ATM, manage it o f

these networks with use o f SNMP and the Internet, with greater attention to the WWW

environment and the Java language. These technologies serve as base fo r developing a

networks ATM tool manages, the tool SIGMA/WS, with which experiments in the

environment o f network ATM o f the UFSC had been carried through. The SIGMA/WS

was developed having as base the language HTML and the Java language, through

which, establishes a communication by SNMP with the managed equipment o f network

To make to work the tool SIGMA/WS becomes necessary to make use o f a Web-Client

installed in a computer hardwired to the Internet. Tool SIGMA/WS was used in a test

environment to monitor one switch ATM o f network UFSC. In this environment, the

traffic o f the links connected to this switch was monitored, getting itself graphical that

present information related to the outflow, volume, quality o f job o f link them, beyond

information on the pattern switch. The analysis o f these graphs allows to evidence the

behavior o f the network, denouncing you link with pass and schedules o f puncture. As

global result, this work shows the viability o f the use o f the Web environment fo r the

monitoration o f performance aspects and configuration applied to the networks ATM,

with the use o f the SNMP, favours to the use o f a tool developed with languages HTML

and Java.

Captulo 01: Introduo

18

Captulo 01: Introduo

Desde os primrdios, a humanidade vem evoluindo na busca contnua de

melhorias de vida e de bem estar. Nesse processo, a sociedade vem modificando a sua

forma de organizao e de relacionamento, ou seja, adaptando sua cultura a cada nova

inveno ou tecnologia desenvolvidas pelo homem.

As novas tecnologias surgem como uma resposta de pesquisa e desenvolvimento

cientfico frente a um anseio da sociedade. Aps a sua implantao, porm, a tecnologia

desenvolve-se de acordo com a sua prpria lgica, podendo fazer com que o indivduo

sinta-se impotente frente s inovaes tecnolgicas e s conseqentes mudanas na vida

social, poltica e econmica, que elas implicam.

A cincia determina novos paradigmas, os quais so utilizados pelas indstrias

para o desenvolvimento de novos produtos, e a sociedade define o seu uso. Nesse

processo, a sociedade adapta-se s novas tecnologias ao incorporar seus produtos e

servios no cotidiano. A Internet um exemplo real de uma tecnologia que foi

desenvolvida com uma finalidade bem especfica (projeto militar); disseminada com

outra (finalidade educacional) e para a qual a sociedade criou usos e aplicaes que no

foram totalmente previstos inicialmente (diverso, comrcio, publicidade, etc.).

Conforme Paul Romer (ROMER, 1996), 0 mito do vale do silcio comea com a

descoberta do transistor. Desdobrando-se de acordo com a lgica irreversvel da Lei de

Moore. Frederico Faggin (FAGGIN, 1996) constata, Com a inveno do circuito

integrado, o nmero de transistores contido em um chip aumentou um milho de vezes.

Os mitos se formam pelo impacto que eles causam em nosso dia-a-dia e no

exagero colocar a inveno do transistor e o seu subseqente aperfeioamento como

fator principal para o incio de uma revoluo. O mito do transistor nos trouxe: a

informatizao, a automao, a globalizao, a economia baseada no conhecimento,

enfim, a Revoluo Digital.

19

O motivo pelo qual se considera que a inveno do transistor tenha sido um marco

to importante na histria, pode ser creditada a diversos fatos:

os princpios bsicos de uma mquina de clculo, capaz de efetuar uma

ampla gama de clculos de acordo com as instrues oferecidas por seu

operador, foram concebidos em 1840 por Charles Babbage, norteando a

teoria dos computadores programveis de hoje;

por volta de 1900, j eram conhecidos os princpios do armazenamento

magntico;

poucos anos depois, George Boole, estudando a lgica binria, concebeu

um sistema algbrico de smbolos e regras, chamado de lgica booleana,

introduzindo tambm o conceito de portas lgicas;

em 1936, Claude Shannon, matemtico, e engenheiro eletricista,

percebendo a relao entre a Lgica Booleana e os Circuitos Eltricos,

estudou a relao entre a teoria algbrica e a aplicao prtica para

implementar um circuito somador eltrico;

Portanto, cem anos se passaram para que o computador concebido por Babbage

pudesse ser construdo. Ao longo desses anos, tecnologias foram desenvolvidas, teorias

concebidas, equipamentos inventados, e idias foram adaptadas, at que estivesse

disponvel a tecnologia suficiente para que o computador fosse construdo.

A constatao de Paul Romer (ROMER, 1996), nos demonstra a importncia do

transistor: Antes do transistor, existiam poucos computadores e aps a inveno do

transistor, o poder de processamento do computador aumentou rapidamente,

transformando as nossas vidas.

Por ser um equipamento multipropsito, programvel - podendo assim ser

utilizado nas mais diversas reas - o computador provocou um impacto muito grande na

sociedade, revolucionando irreversivelmente os processos conhecidos.

20

A programabilidade, concebida por Charles Babbage, a caracterstica chave que

toma o computador um equipamento verstil, capaz de executar qualquer tarefa

programvel. Complementarmente, a flexibilidade de seu interfaceamento com outros

dispositivos permite o uso e o auxlio do computador em qualquer tipo de tarefa.

A aplicao cada vez maior da informtica tem contribudo para a evoluo da

sociedade com a introduo de diversas tecnologias, aperfeioando e criando processos

que transformam os nossos costumes. Atualmente, qualquer inovao tecnolgica em

computadores causa um impacto muito grande junto sociedade, devido ao alto nvel de

informatizao, hoje alcanado em praticamente todos os ramos de atividade.

A tecnologia das redes de computadores, por sua vez no foge regra,

principalmente porque esta a tecnologia responsvel pela interconexo dos

computadores, o que multiplica o seu impacto junto sociedade. A Internet, sendo a

tecnologia de rede mais utilizada atualmente, serve como exemplo desse impacto junto

sociedade. O avano na globalizao, a facilidade das transmisses, o surgimento do

comrcio eletrnico e o crescimento das organizaes virtuais, por exemplo, podem ser

atribudos, em grande parte, ao seu uso.

Diversas tecnologias foram paralelamente implementadas, como aperfeioamento

e tambm como um complemento tecnologia de redes, para que se pudesse chegar ao

nvel tecnolgico atual na interconexo dos computadores. Dos equipamentos at a

interface com o usurio - passando por vrias camadas de protocolos, at a camada de

aplicao, muitos aperfeioamentos foram implementados em: tecnologias de

transmisso, equipamentos de rede, protocolos de comunicao, protocolos de servios,

aplicaes de rede e seus protocolos.

Segundo Luiz Alves (ALVES, 1994), o processo de transmisso envolve cinco

partes: o transmissor; a mensagem; o canal de comunicao; o protocolo de

comunicao e o receptor.

21

Para trocar informaes (mensagens) entre computadores (emissor e receptor),

deve-se ter um meio fsico (canal de comunicao), porm, a troca de informaes

toma-se vivel a partir da definio de um conjunto de regras (protocolo de

comunicao) que tratam das mais diversas situaes (erros, impasses, falhas, etc.), e

permitem que a comunicao se efetue.

Partindo da camada fsica, ou seja, no nvel de cabos e equipamentos de rede,

pode-se dizer que o que ocorre entre os computadores a troca de bits. Os bits so os

sinais (eltricos, pticos, microondas, radiofreqncias, infravermelhos, etc.) que

transportam, agrupados em bytes, as informaes trocadas.

O protocolo de comunicao o conjunto de regras que define como se d a

troca de informao. Desde a localizao do computador de destino na rede, o

estabelecimento de uma conexo entre os computadores, a troca de informaes entre

eles, o tratamento de erros, at a finalizao da conexo. Na Internet, o conjunto de

protocolos TCP/IP (Transfer Control Protocol!Internet Protocol) responsvel pelo

estabelecimento e a troca de informaes entre os computadores no nvel do protocolo

de comunicao.

Acima dos protocolos de comunicao e utilizando-se dos servios que eles

disponibilizam, esto os protocolos de servios, que so responsveis pelos servios

bsicos providos pela rede. Os servios que a rede disponibiliza, formam os recursos

que so utilizados pelos usurios, e tomam-se, assim, a poro da rede que

visivelmente utilizada por eles.

A Internet utiliza-se de um grupo de protocolos para fornecer um conjunto bsico

de servios aos usurios da rede. Estes servios so disponibilizados por seus

respectivos protocolos de servios. A saber: o servio de correio eletrnico usa o

protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)', o servio de transmisso de arquivos

utiliza-se do protocolo FTP (File Transfer Protocol)', o servio de grupo de notcias ou

discusso usa o protocolo NNTP (Network News Transfer Protocol); e o servio de

22

navegao por hipertexto ou WWW utiliza-se do protoloco HTTP (Hypertext Transfer

Protocol).

Existem ainda, os chamados protocolos de aplicao, que so utilizados por uma

aplicao especfica. Eles definem como duas aplicaes ou duas instncias de uma

mesma aplicao podem trocar informaes, remotamente, atravs da rede (usando o

protocolo de comunicao da rede). Na Internet, o Telnet serve como exemplo de uma

aplicao que usa o seu prprio protocolo de aplicao para estabelecer a comunicao

cliente/servidor, remotamente, sobre o TCP/IP.

Os inmeros servios disponibilizados por todos os protocolos de uma rede, e as

aplicaes que os utilizam o que vem transformando a sociedade atual, atravs da

quantidade cada vez maior de recursos oferecidos. Estes recursos podem ser traduzidos

em: mais facilidade, melhor performance, maior segurana e compatibilidade, enfim,

atrativos que nos fazem querer usar, cada vez mais, a tecnologia de rede.

Existe porm, um servio de rede que no focado diretamente para o usurio.

Trata-se do servio de gerenciamento de rede. Ele utiliza-se de um protocolo

desenvolvido com uma conotao diferenciada de todos os outros. O protocolo de

gerncia de rede foi concebido para auxiliar a administrao da rede. Esse protocolo

tem por objetivo obter informaes sobre a rede, monitor-la e mant-la em

funcionamento para que todos os outros servios da rede permaneam disponveis. O

protocolo de gerncia de rede nativamente utilizado na Internet o SNMP (Simple

NetWork Management Protocol).

O atual estgio de difuso das redes de computadores - alavancado nos ltimos

anos pela Internet - assim como o seu uso para aplicaes cada vez mais crticas,

justifica o estudo, a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias que aperfeioem as

redes de computadores. E dentro deste escopo que se enquadra a pesquisa e o

desenvolvimento em gerncia de rede.

23

A gerncia de rede uma forma atravs da qual a rede monitorada com o

objetivo de: melhorar a performance, descobrir falhas, diminuir erros e retransmisses,

enfim, manter a rede ativa.

1.1 Objetivo

O objetivo deste trabalho desenvolver uma ferramenta de gerncia de redes

baseada em um ambiente Web, que monitore uma rede ATM, atravs do protocolo

SNMP com o uso da linguagem Java. Mostrando que a flexibilidade, a versatilidade e a

eficincia do ambiente hipertexto Web constituem um ambiente adequado para a

execuo de uma ferramenta de gerncia de redes ATM.

1.2 Mtodo

Para atingir tal objetivo estudou-se a tecnologia de redes de computadores e a

gerncia de redes em especial, sendo aprofundado o estudo nas tecnologias de redes de

alta velocidade, mais especificamente, ATM.

Considerando o crescimento da Internet e a sua importncia no contexto das redes

de computadores, foram estudadas as tecnologias a ela incorporadas, para que fosse

possvel estabelecer quais os recursos que deveriam ser utilizados.

Aps a definio das tecnologias e recursos utilizados, deu-se incio

implementao de uma ferramenta (SIGMA/WS) que se comunica com os

equipamentos gerenciveis da rede para obter informaes de gerenciamento. Estas

informaes esto contidas na Base de Informaes de Gerenciamento (ou Management

Information Base - MIB) do equipamento.

Terminada a implementao, a ferramenta desenvolvida utilizada para monitorar

o ambiente de teste estabelecido, o qual composto por um switch ATM e seus enlaces.

A monitorao do ambiente de teste visa verificar a utilidade e a qualidade das

24

informaes disponibilizadas pela ferramenta, assim como a sua aplicabilidade para as

atividades de monitorao e de gerncia, validando o uso da ferramenta (SIGMA/WS).

Para efetuar os testes e os experimentos com a ferramenta, fez-se necessrio um

computador conectado Internet - com nmero de IP fixo - de tal modo que, atravs

deste endereo o mesmo pudesse ser identificado pelo equipamento gerencivel

(,switch), como membro legtimo de uma community, permitindo assim o seu acesso aos

dados da MIB.

Uma vez que se tinha um computador com acesso disponvel ao elemento

gerencivel, era necessrio que o mesmo executasse um Web Server para que a

ferramenta desenvolvida em pginas HTML pudesse ser visitada. Alm disso, era

necessrio que este computador tivesse disponvel um Applet Server para executar os

Applet s contidos nas pginas da ferramenta.

Assim sendo, durante a fase de testes iniciais foi utilizado um computador da sala

de estudos do CPGCC para gerenciar o ambiente de teste definido, posteriormente, isto

foi feito de fora da RedeUFSC, de um computador localizado na cidade de Lages.

1.3 Justificativa

As redes de computadores tm um papel cada vez mais importante no cotidiano de

todos, sendo que, ao ampliarmos os seus usos, toma-se premente a melhoria na sua

monitorao, na facilidade de administr-la, na garantia de seus servios e na sua

disponibilidade. Todos estes recursos devem ser oferecidos ou facilitados por uma

ferramenta de gerncia de rede.

1.4 Organizao do Trabalho

Este trabalho est organizado da seguinte maneira, no Captulo 2, apresenta-se a

tecnologia de rede ATM, definindo-a como uma rede de comutao e multiplexao de

25

pacotes, que constitui uma Rede Digital de Servios Integrados. Apresenta-se, ainda o

modelo de referncia para RDSI-FL e so detalhadas as camadas (Fsica, ATM e de

Adaptao), assim como os planos (de Usurio, de Controle e de Gerncia).

Finalizando, discorre-se sobre a operao de uma rede ATM.

A gerncia das redes de computadores o assunto do Captulo 3, no qual, aps

justificar a necessidade e o estudo dessa gerncia, apresenta-se o uso das tecnologias

WWW, SNMP e Java para gerenciar redes, terminando com uma apresentao da

ferramenta Management Builder da Adventnet.

No Captulo 4, discorre-se sobre o ambiente de experimentao e teste. Nesses

captulos apresentada a instituio (UFSC), o departamento (INE), e o curso (CPGCC)

no qual esta dissertao foi desenvolvida, e o NPD da UFSC. Para tanto, um histrico

mostrado, destacando o ambiente computacional da UFSC com sua rede e suas

interconexes (RNP, RCT, Embratel, TELESC, RMAV-FLN e redeUFSC).

O SIGMA/WS, Sistema de Informaes para a Gerncia e a Monitorao de redes

ATM, via Web com SNMP, apresentado no Captulo 5. Suas caractersticas so

detalhadas e seus recursos apresentados, assim como a sua forma de desenvolvimento,

alm de justificado o seu uso.

Os experimentos realizados so relatados no Captulo 6. No Captulo 7 apresenta-

se a concluso, onde tambm se discorre sobre a interpretao e a anlise dos resultados

e os trabalhos futuros. Seguem-se os Anexos e a Bibliografia.

Captulo 02: Redes ATM

27

Captulo 02: Redes ATM

Uma rede de computadores , segundo Tanenbaum (TANENBAUM, 1997) um

conjunto de computadores autnomos interconectados, independentemente de

como a conexo entre os computadores seja feita. Assim sendo, uma vez que existam

dois computadores interconectados, e entre eles haja a disponibilidade de comunicao,

entende-se que estes computadores esto conectados atravs de uma rede.

Abstraindo detalhes tcnicos, pode-se dizer que a estrutura bsica de uma rede de

computadores formada por: dois ou mais computadores (hosts conforme Tanenbaum

(TANENBAUM, 1997) ou mdulos processadores MP conforme Soares (SOARES,

1997)) interconectados atravs de uma sub-rede (sistema de comunicao, conforme

Soares (SOARES, 1997), ou uma sub-rede de comunicao conforme Tanenbaum

(TANENBAUM, 1997)). Ver Figura 1.

Computador Disco

Computador

Figura 1: A estrutura de uma rede de computadores.Fonte: (TANENBAUM, 1997). Pg. 6.

A sub-rede de comunicao, ou simplesmente sub-rede, viabiliza a comunicao

entre os computadores na medida em que responsvel pelo transporte de dados entre

eles.

28

As redes de computadores - como infra-estruturas que permitem aos

computadores compartilharem recursos, dados e aplicaes entre si - so vinculadas a

muitos usos dos computadores. Deve, entretanto, permitir que os recursos possam ser

compartilhados adequadamente, ampliando assim sua capacidade de trfego e

permitindo garantir a disponibilidade e a qualidade de servios.

Nos ltimos anos, porm, o uso de redes de computadores deixou de ser uma

aspirao corporativa e tomou-se tambm uma aspirao pessoal. Os principais motivos

que hoje levam as pessoas a interessarem-se por uma rede so: ter rpido acesso s

informaes; comunicar-se interpessoalmente; executar procedimentos remotos e

diverso interativa (TANENBAUM, 1997).

O real uso deste tipo de tecnologia tomou-se vivel somente a partir da

disseminao do uso da rede Internet. No se pode esquecer porm que, quanto mais

usurios houver em uma rede, maior ser o seu trfego, e conseqentemente a demanda

desses usurios por uma maior velocidade.

As Redes de Alta Velocidade

A evoluo nas redes de computadores tem acontecido nas mais diversas reas de

aplicao, para ampliar a compatibilidade, a segurana, a gerncia, e a performance,

entre outros avanos. O objetivo desses avanos, sempre permitir que as redes

suportem aplicaes cada vez mais sofisticadas.

A definio do que venha a ser uma aplicao sofisticada, no bem estabelecida,

porm, no contexto atual, refere-se a aplicaes ditas no estado-da-arte, e que faam uso

de: multimdia (imagens e sons); processamento e/ou armazenamento distribudos;

sistemas em tempo real; etc. (ALVES, 1994)

29

Para utilizar este tipo de aplicao necessrio ter um computador com alta

capacidade de processamento. O uso deste tipo de aplicao em rede conseqentemente

exigir, alm de computadores com alta taxa de processamento, uma rede com alta taxa

de transmisso de dados, que suporte o trfego de informaes exigido pelas aplicaes,

entre os computadores. Assim, diz-se que redes de alta velocidade so aquelas que

suportam altas taxas de transmisso.

As Redes ATM

A tecnologia de rede ATM (Asynchronous Transfer Mode) surgiu da necessidade

de ampliao da taxa de transmisso suportada pela tecnologia de redes locais (IEEE

802). Desta maneira, todas as caractersticas relativas tecnologia de rede ATM, foram

desenvolvidas tendo-se em vista a viabilizao da mais alta taxa de transmisso

possvel.

Conforme Max Planck (QDS, 1997) E impossvel expressar um princpio

realmente novo em termos de um modelo que segue antigas leis. Assim sendo, ATM

foi concebida sem que houvesse uma preocupao ou necessidade de conformidade com

padres existentes.

Isto levou a uma nova tecnologia, que diverge muito do padro Ethernet, o que por

si s no toma difcil a integrao das redes ATM com os protocolos de redes (LAN)

existentes. Sendo, pelo contrrio, de fcil integrao com eles(MODARRES, 1997).

O benefcio mais importante trazido pelas redes ATM - na comparao com as

redes locais, o compartilhamento eficiente do meio. Estabelecida como uma

tecnologia de rede ponto-a-ponto, a tecnologia ATM maximiza a largura de banda

disponvel para transmisso no meio, uma vez que se deixa de compartilh-lo

(MODARRES, 1997), (GUPTA, 1999).

30

A tecnologia de rede ATM enquadra-se na categoria das tecnologias de redes

digitais de servios integrados (RDSI), ou seja daquelas tecnolgicas destinadas para o

uso com integrao de diferentes tipos de trfegos (SOARES, 1997).

A tecnologia ATM procura simplificar a arquitetura no nvel da camada fsica de

tal modo que qualquer tipo de dado transmitido de uma mesma maneira. O objetivo

principal diminuir o overhead durante o funcionamento da rede, privilegiando a

velocidade na transmisso de dados.

Esta abordagem fortalece a opo por uma rede que, alm de ser ponto-a-ponto,

seja orientada a conexo, ou seja, antes que qualquer dado seja transmitido, faz-se

necessrio o estabelecimento da conexo e a definio do circuito virtual.

Em uma rede orientada a conexo, somente aps a definio da rota e o

estabelecimento da conexo que o fluxo contnuo de dados inicia-se, diminuindo o

overhead - durante a transmisso dos dados, e reduzindo o tamanho do cabealho de

controle do pacote a ser transmitido.

Uma tecnologia de rede ponto-a-ponto que transmite pacotes sobre conexes pre

estabelecidas (orientada a conexo), simplifica o desenvolvimento e o aperfeioamento

dos comutadores (ou switch s) de alta velocidade, porm deixa ao encargo da camada de

protocolos de software, todo o controle e a complexidade (ALLES, 1994).

E por isso que ATM tem sido vista como a principal tecnologia para a

implantao de redes que suportem aplicaes, que incorporem emergentes e

sofisticadas caractersticas, a saber: processamento e/ou armazenamento distribudo;

multimdia; videoconferncia; realidade virtual; tele-imerso; etc (TANENBAUM,

1997).

31

Por suportarem o trfego de dados, imagem e som em altssima velocidade e com

garantia na qualidade dos servios, as redes ATM mostram-se atualmente como o

estado-da-arte, dentre as tecnologias de redes de computadores.

As caractersticas bsicas de uma rede ATM - rede ponto-a-ponto e com

transmisso orientada a conexo, so predominantemente utilizadas em redes de longa

distncia. Neste tipo de ambiente, tem-se uma rede de comunicao entre os diversos

elementos na rede que alocam e compartilham os enlaces fsicos para transmiti-la, mas

atualmente, ATM tem despertado interesse para a interconexo de alta velocidade em

redes locais (SOARES, 1997).

2.1 A Rede de Multiplexao ATM

Segundo Soares (SOARES, 1997), A funo de comutao (ou chaveamento) em

uma rede de comunicao, refere-se alocao dos recursos da rede (meios de

transmisso, repetidores, sistemas intermedirios, etc.) para a transmisso pelos diversos

dispositivos conectados. Para alocar os recursos da rede sem desperdcio, deve-se

compartilh-los.

O compartilhamento de enlaces fsicos pode ser feito atravs de uma tcnica

chamada multiplexao, atravs da qual pode-se transmitir simultaneamente mais de

um sinal num meio fsico. Isso desejvel sempre que a banda passante de um enlace

fsico for maior que a banda passante necessria para a transmisso do sinal. Para

multiplexar a transmisso de sinais, existem duas tcnicas bsicas: a multiplexao por

diviso de freqncia e a multiplexao por diviso de tempo.

A tcnica de multiplexao por diviso de freqncia (ou Frequency Division

Multiplexing - FDM), baseia-se na diviso da banda passante do enlace, em vrias

faixas de freqncia menores. Isto til quando a largura da faixa de freqncia do

enlace muito maior do que a largura da faixa de freqncia do sinal.

32

!Largura da banda passante no enlace

1

Sub-canal A

Sub-canal B

Sub-canal C

Sub-canal D...

...

Tem po-------Figura 2: A Tcnica de Multiplexao por Freqncia - FDM.

Fonte: (ALVES, 1994). Pg. 142.

Ao dividir a faixa de freqncia do enlace em vrias faixas de freqncia menores

-uma para cada sinal a ser transmitido, criam-se vrios canais de transmisso no mesmo

enlace, um para cada sinal a ser transmitido.

Com o uso de uma tcnica conhecida como modulao possvel o deslocamento

(ou shift) da freqncia na qual um determinado sinal est sendo transmitido. Quando

um sinal modulado de uma freqncia mais baixa para uma freqncia mais alta, ou

vice-versa, o sinal no alterado, o que possibilita o uso desta tcnica.

Assim, antes de serem transmitidos simultaneamente, os sinais so modulados

para freqncias disjuntas - dentro da freqncia suportada pelo enlace, de maneira que

no colidam. Aps a transmisso, os sinais so demodulados o que faz com que as

freqncias dos sinais voltem ao normal.

A largura da faixa de freqncia de cada sinal determinada de acordo com a

largura da banda passante do sinal. Desse modo, permite-se que faixas de freqncia em

larguras diferentes, sejam transmitidas simultaneamente num enlace.

A multiplexao por diviso de tempo (ou Time Division Multiplexing - TDM)

baseia-se na diviso do tempo de transmisso em pequenas fatias de tempo, o que til

quando a capacidade de transmisso do enlace muito maior do que a quantidade de

bits gerados pelas estaes conectadas ao enlace.

33

Fraes de Tempo

Figura 3: A Tcnica de Multiplexao de Tempo - TDM.Fonte: (ALVES, 1994). Pg. 142.

Atravs da tcnica conhecida como compartilhamento de tempo (ou, time

sharing) divide-se o tempo de transmisso em uma pequena fatia de tempo para cada

estao ou canal, que durante sua fatia de tempo usar toda a banda passante do enlace.

A multiplexao por diviso de tempo influenciada diretamente pelo modo

atravs do qual a transmisso ocorre. Existem dois tipos de multiplexao por diviso de

tempo: a multiplexao por diviso sncrona de tempo e a multiplexao por diviso

assncrona de tempo.

A multiplexao por diviso sncrona de tempo (ou, Synchronous Time

Division Multiplexing - STDM) divide em pequenas fatias o tempo de transmisso para

cada uma das estaes, porm um sinal peridico de sincronismo determina o incio e o

fim de cada fatia de tempo de uma estao.

34

3 temposI " "!------------- 1

Figura 4: A Tcnica de Multiplexao Sncrona de Tempo - STDM.Fonte: (ALVES, 1994). Pg. 143.

Um inconveniente desta tcnica surge quando uma ou mais estaes no tm nada

para transmitir. Uma vez que uma fatia de tempo lhes reservada, esta passa a ser ento

desperdiada, fazendo com que durante esta fatia de tempo o enlace no seja utilizado.

A multiplexao por diviso assncrona de freqncia (Asynchronous Time

Division Multiplexing - ATDM) divide em pequenas fatias o tempo de transmisso para

cada uma das estaes, porm, est baseada numa fila (ou buffer) do multiplexador.

Figura 5: A Tcnica de Multiplexao Assncrona de Tempo - ATDM.Fonte: (ALVES, 1994). Pg. 144.

Toda vez que uma estao possui dados a transmitir, ela divide os dados em

pacotes, que so enviados fila do multiplexador. Ento, a tcnica TDM utilizada

sobre os dados que esto na fila para serem transmitidos. Desta maneira, maximiza-se o

uso do enlace, uma vez que somente quando nenhuma estao tiver dados a transmitir

que se estar deixando de usar o enlace.

35

2.2 A Rede de Comutao ATM

Numa rede de comunicao, a comutao pode ser dividida em dois tipos bsicos:

a comutao de circuitos e a comutao de pacotes. A comutao de pacotes possui

variaes, nas tcnicas de comutao de mensagens e de comutao rpida de pacotes.

A comutao de circuitos est baseada na tcnica de transmisso orientada a

conexo, o que determina que um canal virtual estabelecido entre a origem e o destino

antes que seja efetuada a transmisso de dados. Neste canal virtual, a comunicao entre

as duas estaes (origem e destino) envolve trs fases: o estabelecimento do circuito; a

transferncia da informao e a desconexo do circuito.

O canal dedicado pode ser: um canal fsico (de um ou mais enlaces); um canal

fsico multiplexado por freqncia (de um ou mais enlaces) ou um canal fsico

multiplexado por tempo (de um ou mais enlaces).

A comutao por circuito mais adequada para a transmisso de mensagens nas

situaes em que o fluxo de informaes constante - o que gera um trfego de dados

com uma taxa de bits constante. Nessa situao, aps o estabelecimento da conexo, o

canal virtual toma-se dedicado, minimizando o overhead causado pelo

empacotamento, pelo endereamento, e pelo roteamento que a comutao por pacotes

possui.

Existe, neste caso, a garantia da taxa de transmisso, do momento em que a

conexo estabelecida at que a desconexo seja efetuada, o que determina uma melhor

QoS (Quality o f Service). Esta garantia pode, por outro lado, gerar ociosidade, caso o

trfego no tenha taxas de bits constantes, alm de poder acarretar a no aceitao de

novas conexes devido falta de recursos (largura de banda no enlace).

Para transmisses com um trfego de dados que se caracterize por uma taxa de

bits varivel, ou trfego em rajadas (ou, burst), a comutao de circuitos no

36

recomendada, porque os canais so alocados com base na taxa de pico, o que os toma

ociosos durante qualquer taxa menor de transmisso.

A comutao de pacotes est baseada na tcnica armazena-e-encaminha (ou,

store-and-forward) que no orientada a conexo. Nela, as mensagens a serem

transmitidas carregam o endereo do destino.

Um pacote enviado por uma estao atravs de um determinado enlace

retransmitido, enlace a enlace, at chegar ao destino. Cada n recebe o pacote, analisa o

seu endereo de destino e encaminha-o para a rota devida.

A comutao de mensagens uma tcnica semelhante que, assim como a

comutao de pacotes, est baseada na tcnica armazena-e-encaminha. O que

diferencia essas tcnicas que, numa rede de comutao de pacotes, os pacotes possuem

tamanho fixo e numa rede de comutao de mensagens, as mensagens no possuem

tamanho pr-determinado. Conseqentemente, os comutadores nas redes de comutao

de pacotes devem suportar mensagens relativamente grandes, o que os encarece.

Tanto a comutao de pacotes, quanto comutao de mensagens, so apropriadas

para os trfegos com taxa de bits varivel, normalmente gerados por aplicaes com:

som, vdeo comprimido, texto e imagens, definidas anteriormente como aplicaes

sofisticadas.

Nestas tcnicas, cada pacote (ou mensagem) somente utiliza o enlace durante a

transmisso, sendo a alocao do meio feita dinamicamente para cada pacote (ou

mensagem) em cada um dos enlaces durante toda a rota, at o destino.

Mesmo que o trfego nos enlaces seja alto, os pacotes (ou mensagens) so aceitos

pelos ns, porm, o congestionamento das linhas e o aumento da fila de transmisso

acarretam um maior tempo para a transferncia.

37

Pode-se citar como vantagem de usar a comutao de pacotes, em relao

comutao de mensagens, os seguintes fatos: ela permite enviar vrias partes de uma

mensagem simultaneamente e possui menores requisitos para os ns comutadores

(principalmente no que se refere ao armazenamento).

Um outro aperfeioamento da comutao de pacotes a chamada comutao

rpida de pacotes, na qual os servios executados pelos ns comutadores, na camada

fsica e de enlace, so otimizados ou dispensados. Com sua natureza orientada a

conexo, a tecnologia ATM dispensa os servios da camada de rede, pois as trs

camadas baixas so otimizadas, diminuindo ao mximo o desperdcio de tempo em

controle.

Os servios de reconhecimento e retransmisso no so feitos no nvel de enlace,

ficando para controle fim-a-fim. Desse modo, canal que transmite os pacotes no

conduz informaes adicionais de sinalizao, para as quais existem canais especficos.

Nas redes ATM, os pacotes transmitidos so chamados clulas. O tamanho

pequeno e fixo dessas clulas, diminui a complexidade dos comutadores, alm de

minimizar o tempo de empacotamento (SOARES, 1997).

Assim, os ns processam menos informaes, alcanando uma maior velocidade

de armazenamento e encaminhamento, tendo como conseqncia uma taxa maior de

transferncia de informaes.

Segundo Soares: As tcnicas de comutao rpida de pacotes podem ser baseadas

na transferncia de unidades de informao de tamanho varivel (ou,frame relay) ou de

tamanho fixo (ou, cell relay).

Estas caractersticas tomam as redes de transferncia de clulas a base para as

redes de servios integrados, pois a simplificao de sua arquitetura do nvel da camada

38

fsica at a camada de rede permite transmitir qualquer tipo de dado de uma mesma

maneira.

2.3 A Rede Digital de Servios Integrados ATM

As Redes Digitais de Servios Integrados - RDSI (ou, Integrated Services Digital

Network - ISDN) surgiram como uma tecnologia de transmisso de dados que suporta

uma grande quantidade de servios distintos, em um ambiente onde o trfego tenha

caractersticas variadas.

O termo RDSI foi definido pela ITU (International Telecommunications Union)

quando esta ainda chamava-se CCITT, e a primeira definio na recomendao G.702

definia ATM como: Uma rede digital integrada, na qual os mesmos comutadores e

caminhos digitais so usados para os diferentes servios, por exemplo: telefonia e

dados.

Para melhor estabelecer o suporte a diferentes servios, o ITU classificou os

servios em quatro categorias: Servios Conversacionais, Servios de Recuperao,

Servios de Mensagem e Servios de Distribuio.

Os Servios Conversacionais fornecem meios para transferncias fim-

a-fim em tempo real. Algum desses servios, esto associados, por

exemplo, s aplicaes em vdeo-conferncia, vdeo-telefonia, etc.

Os Servios de Recuperao, fornecem a facilidade para a recuperao

de informaes armazenadas remotamente servios dessa natureza so

usados, por exemplo, nas aplicaes do tipo: vdeo sob demanda,

livraria eletrnica, biblioteca virtual, museu virtual, etc.

Os Servios de Mensagem permitem a comunicao entre usurios via

unidades de armazenamento (armazena-e-encaminha), nas aplicaes

que no necessitam de tempo real como: correio de vdeo, correio de

documentos multimdia, etc.

39

Os Servios de Distribuio, por sua vez, so utilizados em aplicaes

que necessitem distribuir dados, tais como: distribuio de udio e

vdeo, distribuio de documentos, difuso de TV, etc., podendo este

servio ser feito com ou sem o controle do usurio.

Considerando os tipos de servio que suportam, as Redes Digitais de Servios

Integrados dividem-se em: RDSI de Faixa Estreita (RDSI-FE ou, Narrowband

Integrated Services Digital Networks - N-ISDN) e RDSI de Faixa Larga (RDSI-FL ou,

Broadband Integrated Services Digital Networks - B-ISDN).

2.3.1 A Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Estreita

A RDSI-FE surge com a proposta mais vivel atualmente, para o provimento de

acesso digital aos assinantes da rede de telefonia, sem que toda a infra-estrutura

analgica existente tenha que ser substituda, uma vez que a proposta de uma RDSI-FE

nica, obviamente no pode ser obtida em larga escala, mesmo que em mdio prazo,

dada a necessidade de digitalizao de toda a infra-estrutura de rede telefnica existente.

Ressalte-se que apesar de no estar integrada diretamente infra-estrutura que

suporta os aparelhos analgicos existentes, a tecnologia digital de faixa estreita oferece

servios integrados de voz, vdeo, dados, etc. numa mesma linha digital, podendo ser

usada portanto, com a integrao total de servios.

A instalao de uma rede nica integrada exige uma profunda modificao no

sistema de convico existente, desde a rede de comutao de pacotes (infra-estrutura da

rede) at os aparelhos utilizados pelos usurios. O que toma a mudana mais difcil,

mas, factvel em longo prazo.

As RDSI-FE so caracterizadas por trabalhar com o modo de transferncia

sncrono (ou, Synchronous Transfer Mode - STM), e com modulao por diviso de

tempo TDM, suportando taxas de transmisso de at 2.048 Mbps.

40

O acesso digital pode ser feito atravs de pacotes de canais, que formam a

estrutura de acesso. A combinao destes canais pode ser feita de acordo com os

seguintes tipos padronizados de canais:

canal A: 4 kHz - canal de telefone analgico;

canal B: 64 kbps - canal digital PCM {Pulse Code Modulation) para

voz e dados;

canal C: 8 ou 16 kbps - canal digital;

canal D: 16 ou 64 kbps - canal digital para sinalizao externa {out-

of-band);

canal E: 64 kbps - canal digital para sinalizao interna (ISDN); e

canal H: 384-, 1536-, ou 1920 kbps - canal digital.

A recomendao 1.412 da ITU-T define as seguintes combinaes possveis para a

interface do assinante: a Estrutura de Acesso Bsico (ou, Ligao Bsica - LB), a

Estrutura de Acesso Primrio (ou, Ligao Multiplexada Primria - LMP) e a Estrutura

de Acesso Hbrida. Ver Figura 6.

Estrutura de Acesso Bsico

D (16 kbps)

B1 para B2

D (64 kbps)

B1 para B2 ou B3

Figura 6: Estruturas de acesso.Fonte: (TANENBA UM, 1997). Pg. 143.

41

A estrutura de acesso bsico (que se destina a usurios e/ou assinantes com um

uso menor) foi padronizada como 2B+D, ou seja, dois Canais B de 64 Kbps mais um

Canal D de 16 Kbps de sinalizao. Os Canais B de 64 Kbps so independentes,

podendo transmitir informaes distintas (e.g. 64 Kbps para fax e 64 Kbps para dados)

ou no (e.g. 128 Kbps para dados).

Somando-se a estes 128 Kbps os 16 Kbps do canal de sinalizao chega-se a taxa

de transmisso de 144 Kbps. Pulsos adicionais de sincronizao e de delimitao de

quadros podem elevar a taxa de transmisso para 192 Kbps (WIRTH, 1994),

(TANENBAUM, 1997).

A estrutura de acesso primrio (destinada ao usurio e/ou assinantes que

necessitam de maiores taxas de transmisso) foi padronizada em dois tipos de acessos: o

tipo Tl (23B+D) com vinte e trs Canais B de 64 Kbps e um Canal D de sinalizao (de

64 Kbps), atingindo 1,544 Mbps, e o tipo El (30B+D) com trinta Canais B de 64 Kbps e

um Canal D de sinalizao (de 64 Kbps), atingindo 2,048 Mbps.

O uso e a implantao de uma RDSI-FE um primeiro passo no caminho para

uma completa Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Larga, porque aproveita a

atual rede de telefonia com pares de cobre. Ver Figura 7.

42

Analgica

CentralAnalgica

Analgica.

i i

- jy

CentralAnalgica

Computador

Telefone

Figura 7: A rede de telefonia analgica.Fonte; (WIRTH, 1994). Pg. 3.

Com o aumento crescente da demanda por taxas de transmisso aos poucos a rede

de telefonia passou a ser atualizada com a implantao de enlaces digitais entre as

centrais e tambm com a digitalizao das centrais telefnicas. Portanto, onde esta

atualizao ocorre, passa-se a ter uma rede de telefonia com uma parte analgica e com

uma parte digital (tal como em grande parte do Brasil hoje). Ver Figura 8.

43

J l rCentralDigital

Digital

Computador

Telefone

T rCentral;Digital

Computador

Telefone

Figura 8: A rede de telefonia mista. Fonte: (W1RTH, 1994). Pg. 4.

O objetivo, a longo prazo, criar uma rede digital que no sirva s para a

telefonia, mas tambm para outros servios, formando assim uma rede de fato digital

(ou seja, digital fm-a-fim) e com servios integrados. Onde a digitalizao da rede de

telefonia j ocorreu, faz-se necessrio levar o sinal digital casa (ou empresa) do

assinante. Para fazer isto, h que se considerar a forma pela qual o assinante est

conectado rede de telefonia.

Os pares de cobre, que conectam o assinante rede de telefonia, suportam

somente servios de faixa estreita, que limitam o assinante a 2.048 Kbps, em um acesso

multiplexado primrio 30B+D. Ver Figura 9.

44

- T rCentralDigital

Digital

Telefone RDSI

TrCentralDigital

Computador

Telefone RDSI

Figura 9: A rede de telefonia digital de servios integrados.Fonte: (WIRTH, 1994). Pg. 4.

Como visto anteriormente, com o tempo os tradicionais pares de cobre sero

substitudos por outros meios de transmisso capazes de suportar taxas mais altas de

transmisso, ultrapassando a capacidade dos Canais B e D. O primeiro passo rumo a

esta infra-estrutura digital que suporte RDSI-FL usar a tecnologia de RDSI-FE, com

uma estrutura mista com centrais digitais e acesso de assinantes feito sobre os pares de

cobre analgicos (j instalados).

2.3.2 A Rede Digital de Servios Integrados de Faixa Larga

O que caracteriza uma aplicao (ou um trfego) como sendo de faixa larga, ,

segundo Soares (TANENBAUM, 1997) O fato de lidarem com objetos no

convencionais (udio, vdeo, etc.), de exigirem transferncia contnua de dados a altas

taxas e alm de tudo, exigirem acesso sincronizado aos dados.

45

O ITU define servios de faixa larga como sendo servios que demandam canais

para suportar taxas de transmisso maiores do que aquelas do acesso primrio (ou,

LMP) das redes de faixa estreita (at 2 Mbps). Em sua recomendao 1.211, o ITU

determina os requisitos bsicos como sendo: requisitos de multimdia, qualidade de

servio (QoS), temporizao, sincronizao e sinalizao.

Uma nova infra-estrutura de rede digital (sem utilizar os pares de cobre), dever

suportar servios de faixa larga (com taxas de transmisso maiores do que dois Mbps -

em Canais do Tipo H). Ver Tabela 01.

Tabela 01: Os canais do Tipo HCanais Hierarquia de 2 Mbps Hierarquia de 1,5 MbpsH0 384 KbpsHl 1.920 Kbps 1.536 KbpsH2 32.768 Kbps Entre 43.000 e 45.000 KbpsH3 Entre 132.032 Kbps e 138.240 Kbps

Para que fosse possvel transmitir nas altas taxas exigidas de uma RDSI-FL,

pensava-se, inicialmente, aumentar as estruturas de acesso das RDSI-FE, ampliando o

suporte para um nmero maior de canais multiplexados num nico acesso, tal que

houvesse uma fcil compatibilizao entre as RDSI.

Esta proposta de adequao da tecnologia STM para dar suporte a RDSI-FL, logo

foi recusada devido alta complexidade necessria para gerenciar estruturas com muitos

canais. O nmero de canais necessrios para transmitir em altas taxas (100 Mbps, 150

Mbps, 622 Mbps, etc.) seria muito grande, dificultando esta adaptao.

Desta maneira, comeou-se a questionar a capacidade e a flexibilidade do modo

sncrono de transmisso STM, para trabalhar com as estruturas de acesso suportadas

pela RDSI-FL. Assim, o modo assncrono de transferncia comeou a ser cogitado para

uma nova faixa de transmisso que permitisse a transmisso de dados em redes de faixa

larga.

46

O modo assncrono de transferncia (Asynchronous Transfer Mode - ATM),

teve a sua primeira recomendao aprovada pelo ITU para as Redes Digitais de Servios

integrados de Faixa Larga - RDSI-FL (ou, B-ISDN), em 1988 (1.121).

A tecnologia ATM transpe as limitaes do modo de transferncia sncrono (ou,

STM), de diversas maneiras. Por sua natureza no sincronizada, as redes ATM suportam

melhor um trfego de fluxo varivel, o que predominante em um ambiente de servios

integrados - que so, supostamente, heterogneos, no deixando a desejar tambm no

desempenho com trfegos de fluxo constante.

Em 1991, como resultado de um consrcio de empresas de informtica e

telecomunicaes, e organizaes interessadas na acelerao do desenvolvimento e da

implantao da tecnologia ATM, surgiu o ATM Forum. O ATM Frum vem sendo

responsvel por uma srie de recomendaes e acordos, e apesar de no ter nenhuma

autoridade para definir padres internacionais oficiais, vem contribuindo para o

desenvolvimento da tecnologia.

As Redes baseadas em ATM podem ser projetadas de forma a aproveitar

melhor os meios de comunicao na presena de trfego em rajadas e ao mesmo tempo,

garantir retardo mximo para servios que suportam fontes de trfego contnuo.

(SOARES, 1997) p. 534.

2.4 O modelo de referncia para protocolos da RDSI-FL

As redes ATM so organizadas (assim como as redes de longa distncia

tradicionais), com base nos enlaces e nos switchs (com funo de roteadores),

baseando-se na transmisso de pequenas unidades de informao, de tamanho fixo,

chamado clulas.

O desenvolvimento da tecnologia de rede ATM foi feito com base num modelo de

referncia prprio, diferente do modelo de referncia OSI e do modelo TCP/IP

47

(TANENBAUM, 1997). O Modelo de Referncia para Protocolos da RDSI-FL

(Protocol Reference Model - PRM), definido pela ITU, consiste de trs planos (o plano

de usurio, o plano de controle e o plano de gerenciamento), alm de trs camadas

inferiores mais uma camada superior. Ver Figura 10.

Plano de Controle

Plano do Usurio

Plano de Gerenciamento dos Planos

Plano de Gerenciamento das Camadas

Figura 10: O modelo de referncia de protocolos da RDSI-FL.Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 547.

O Plano de Usurio utilizado para a transferncia de informaes do usurio. O

fluxo de informaes que ocorre entre as camadas (fsica, ATM, adaptao e as camadas

superiores) se d neste plano, assim como o controle do fluxo atravs de monitorao e

correo de erros.

Utiliza-se o Plano de Controle para funes de controle das chamadas e das

conexes. Considerando a natureza orientada a conexo das redes ATM, compreende-se

a necessidade de um plano responsvel por estabelecer, monitorar e finalizar conexes.

O Plano de Gerenciamento responsvel pelo gerenciamento da rede como um

todo, tendo suas funes divididas em funes bsicas, a saber: o gerenciamento de

planos e de camadas. A gerncia de camadas, tambm dividida em camadas, monitora o

fluxo de informaes em cada camada. A gerncia de planos gerencia os planos de

usurio, de controle e de gerncia.

48

A Camada Fsica responsvel: pela converso eletro-ptica, pela sinalizao na

linha, pelo alinhamento e transmisso dos bits, ou seja, pelo meio fsico em si, alm de

controlar os erros nos cabealhos das clulas e gerenciar o fluxo de clulas, inserindo

clulas especiais de preenchimento, quando for necessrio, com a inteno de que seja

mantido um fluxo de clulas constante. A Camada Fsica dividida em duas

subcamadas: a subcamada de Meio Fsico - PM (Physical Mdium) e a subcamada de

Convergncia de Transmisso - TC (Transmission Convergence).

A Camada ATM responsvel pela multiplexao e de-multiplexao de clulas,

pela adio e remoo de cabealho de clulas, pelo chaveamento e encaminhamento de

clulas com base no cabealho, e tambm pelo controle genrico de fluxo (Generic

Flow Control - GFC). No subdividida em outras subcamadas.

A Camada de Adaptao tem como funes: a quebra e a remontagem do fluxo

de informaes em fragmentos a serem transmitidos, clula a clula; a multiplexao de

servios; a deteco de perdas de clulas; e a recuperao da ordem das informaes.

Essa camada subdividida em duas subcamadas: a subcamada de Quebra e

Remontagem - SAR (Segmentation and Reassembly) e a subcamada de Convergncia -

CS (Convergence Sub-layer). Ver Figura 11.

CAMADAS SUBCAMADAS

FUNES

AALCS Convergncia

SAR Quebra e Remontagem

ATMControle genrico de fluxo Insero e remoo de Cabealho Interpretao de VPI.VCI Multiplicao^Demultiplicao de clulas

PHY

TC Desacoplamento de taxa de clulas Gerao e verificao de HEC Delineamento de clulas Gerao e Recuperao de Frames

PM Transmisso pelo meio fsico Converso eletro-tico

Figura 11: As camadas no modelo de referncia de protocolos ATM.Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 548.

49

2.5 A Camada Fsica

A camada fsica est implementada em todo equipamento de rede, e dividida

em duas subcamadas: a subcamada de Meio Fsico - PM (Physical Medium) e a

subcamada de Convergncia de Transmisso - TC (Trnsmission Convergenc). A

Subcamada de Meio Fsico recebe da Subcamada TC os dados a transmitir e

responsvel pela adequao dos dados para que, bit a bit, sejam transmitidos atravs do

meio fsico. Esta tarefa pode ser detalhada em algumas outras: a converso eletro-ptica

dos bits, a sinalizao na linha de comunicao, o alinhamento dos bits, e a transmisso

dos bits atravs do meio fsico.

A Subcamada de Convergncia de Transmisso ocupa-se com trs tarefas

bsicas: o controle dos erros na transmisso das clulas, a gerncia do fluxo de clulas,

o delineamento de clulas, e o embaralhamento.

A verificao de erros do cabealho (Header Error Check - HEC) feita atravs

de uma informao de redundncia para a deteco de erros, que armazenada em um

campo (o HEC) no cabealho da clula ATM. Cabe Subcamada TC o clculo e a

insero/verificao do HEC, no cabealho da clula.

O controle do fluxo de clulas trata do desacoplamento da taxa de transmisso

em relao taxa de gerao de clulas. Isto feito atravs da insero de clulas

especiais de preenchimento, quando necessrio, para que o fluxo de clulas seja

constante, mantendo-se compatvel com a taxa de transmisso utilizada no meio.

O delineamento das clulas a preparao do fluxo de bits (ou bytes), atravs da

insero de bits (ou bytes) que determinam onde comea e termina uma clula.

50

O embaralhamento (ou scrambling) de parte dos bits de uma clula pode ser

feito para evitar longas seqncias de uns ou zeros, evitando tambm que os dados da

clula possam ser confundidos com o cabealho.

2.6 A Camada ATM

A camada ATM, a exemplo da Camada Fsica, encontra-se implementada em

qualquer elemento ativo de rede, no sendo porm, subdividida em outras subcamadas.

O processamento efetuado na Camada ATM ocorre sobre o cabealho das clulas.

O ITU decidiu por uma clula pequena com 53 bytes (ou octetos), sendo 48 de

dados e 5 de cabealho - ver Figura 12, optando pela rapidez de manipulao

(empacotamento e desempacotamento) e simplificando o desenvolvimento de hardware.

O nico argumento contra o uso de uma clula pequena o overhead adicional do

cabealho em relao aos dados transmitidos nas clulas.

Cabealho Dados do Usurio

A k5 bytes

1 i i i i 1

48 bytes r

i i i i i ............................................... .............................................. ... ...................... 14----------------------------------------------------------------53 bytes----------- --------------------------------------------------

Figura 12: A clula ATM.

No nvel da camada ATM, existem duas interfaces distintas: a Interface Usurio-

Rede (User-Netwrk Interface - UNI) e a Interface Rede-Rede (Network-Network

Interface - NNI). Cada interface possui um cabealho especfico, e em ambos os casos o

tamanho de 40 bits, ver Figura 13.

51

4-------------------------------------- 40 bits--------------------------------------

I .........................................1 ...............................................I ...............................................I I I I I I I I I I I I I I I I I

GFC VPI VCI PTIC1 HEC UNIP

VPI VCI PTIC1 HECP

Figura 13: Os cabealhos de clulas ATM.Fonte: (TANENBAUM, 1997). Pg. 451.

Os campos VPI (Virtual Path Identifier) e VCI (Virtual Channel Identifier) so

necessrios para viabilizar a comutao das clulas. O campo PTI (Payload Type

Identifier) determina o tipo da clula (indicando se uma clula de dados de usurio ou

uma clula de informao de manuteno de comutadores ou, ainda, uma clula de

gerncia de recursos), ver Tabela 02.

Tabela 02: Os valores do campo PTI.PTI Interpretao000 Clula de informao de usurio, no passou por caminho congestionado001 Clula de informao de usurio, passou por caminho congestionado010 Clula de informao de usurio, no passou por n congestionado011 Clula de informao de usurio, passou por n congestionado100 Informao de manuteno entre comutadores adjacentes101 Informao de manuteno entre comutadores origem e destino110 Clula de gerenciamento de recursos111 Reservado para uso futuro

Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 572.

O campo CLP (Cell Loss Priority) indica a prioridade da clula para uma eventual

necessidade de descarte de clulas. As clulas cujo campo CLP possui valor igual a 1

so descartadas antes das clulas cujo campo CLP possui valor igual a 0. O campo

HEC (Header Error Check) - conforme detalhado anteriormente, corresponde a um

cdigo de verificao de erros do cabealho. O campo GFC (General Flow Control)

aparece somente na Interface Usurio-Rede (UNI)

As clulas geradas para fazer o desacoplamento da taxa de clulas da rede no

seguem o formato padro de clulas aqui descrito. Elas esto restritas Camada Fsica,

52

no sendo, portanto, passadas Camada ATM, e seu formato aparece representado na

Figura 14.

40 bits

0,0,0,0,0,0,0,0 01010,0,0101010 oao.oaoao oao.oaoao 0,0,0,0,0,0,0,1

0101010101010,0 0,0,0,0,0,0,0,0 0,0,0,0,0,0,0,0 0,0,0,0,1,0,0,1

F.F.F.F.O.O.O.O 0,0,0,0,0,111,0,0 0,0,0,0,0,0,0,0 0,0,0,0,0,0,0,0 0,0,0,0,FIFIF,1

Clula Ociosa

Clula de Inf. Man. e Oper. da Camada

Clula Reservada para a Camada Fsica

Figura 14: O formato do cabealho das clulas especiais.

A clula o elemento bsico de uma rede ATM. Todas as clulas so

transportadas por uma conexo fim-a-fim. As conexes fm-a-fm em redes ATM so

chamadas de conexo com canal virtual (ou Virtual Channel Connection - VCC).

Um enlace de canal virtual (ou, Virtual Channel Link - VCL) definido como

sendo cada um dos enlaces estabelecidos entre os comutadores que fazem parte de um

determinado VCC. Ver Figura 15.

Figura 15: A conexo com canal virtual e os enlaces de canal virtualFonte: (SOARES, 1997). Pg. 575.

Conforme ilustrado na Figura 15, aps o estabelecimento de uma conexo (ou

melhor, de uma conexo com canal virtual - VCC), tem-se a srie de VCLs que

determinam, comutador a comutador, ou seja, enlace a enlace, o caminho que vai da

origem at o destino.

Segundo Soares (SOARES, 1997), Uma conexo com canal virtual formada

pela concatenao de conexes virtuais estabelecidas nos vrios enlaces da rede, da

53

origem at o destino, formando um caminho nico atravs do qual as clulas so

encaminhadas. Observa-se ainda que um mesmo enlace entre dois comutadores pode

suportar vrios VCLs de VCCs distintos.

Cada comutador tem vrias portas de entrada e de sada associadas aos enlaces

fsicos nele conectados. Sua funo receber clulas pelas portas de entrada (por um

determinado VCL) e transmiti-las adiante pela respectiva porta de sada (outra VCL). O

comutador tem como estrutura bsica os seguintes componentes: Controladores de

Entrada (ou CEs); Controladores de Sada (ou CSs); Elemento Comutador; e

Processador de Controle.

Todo o processo de comutao efetuado em nvel de hardware com a

participao dos CEs, CSs e do elemento comutador. O processador de controle

utilizado para: o estabelecimento e o rompimento das conexes; a manuteno das

tabelas de VCI e VPI; alm de manuteno e gerenciamento. Ver Figura 16.

Figura 16: A estrutura de um comutador ATM.Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 581.

As informaes relativas origem e ao destino das clulas so determinadas no

momento do estabelecimento da conexo e ficam armazenadas em uma tabela de rotas,

no comutador.

Cada clula traz, em seu cabealho, a informao que determina qual o VCL no

qual ela est trafegando. Ao receber uma clula, por uma determinada porta de entrada,

54

o comutador utiliza a tabela de rotas para determinar a porta de sada e a VCL de

destino. Para cada porta de entrada, h uma tabela de rotas (ou de comutao).

No cabealho das clulas ATM esto as informaes que determinam o tipo da

clula (PTI), a prioridade da clula (CLP), e a verificao de erro (HEC). Alm disso,

dois campos determinam a rota da clula: VCI e VPI. Os campos VPI e VCI identificam

o caminho e o enlace (dentro do caminho), atravs dos quais, o comutador est

conectado ao comutador seguinte. Uma vez que os caminhos concentram em si um ou

mais enlaces, o conjunto VPI/VCI est vinculado no comutador a uma determinada

porta de sada. Ver Figura 17.

Figura 17: O endereamento da clula (VPI/VCI).Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 577.

Ao associar, nas tabelas de rotas de cada porta de entrada dos comutadores, todas

as VCCs estabelecidas, criam-se enormes tabelas de rotas a serem processadas. Para

reduzir esta quantidade de informaes e objetivando, principalmente, diminuir o

overhead que isto provoca, possvel reunir vrios VCCs roteados pelos mesmos

caminhos, pelo menos por alguma parte da rota.

O grupo de VCCs comutadas em um mesmo caminho chamado de conexo de

caminho virtual (VPC, ou Virtual Path Connection). Analogamente conexo de canal

55

virtual, uma conexo de caminho virtual formada pela concatenao de vrios enlaces,

estes por sua vez so chamados de enlace de caminho virtual (VPL, ou Virtual Path

Link).

Em um meio fsico de transmisso, que interconecta dois comutadores, podem-se

ter vrias conexes virtuais. Estas conexes so, em primeira instncia, caminhos

virtuais VPLs, reconhecidos pelos comutadores atravs de identificadores de caminhos

virtuais VPI. Os VCLs, por sua vez, podem reunir vrios enlaces de canais virtuais

VCLs, que so reconhecidos pelos comutadores atravs de identificadores de canais

virtuais VCI. Ver Figura 18.

Caminho Virtual

Figura 18: Um enlace, os VPCs (VPIs) e VCCs (VCFs).Fonte: (SOARES, 1997). Pg. 576.

Tanto um caminho virtual (ou VPC), quanto um canal virtual (ou VCC), atravs

de cada um dos VPLs ou VCLs que respectivamente formam a conexo fim-a-fim,

podem ser permanentes ou comutados. As conexes permanentes, tambm chamadas de

estticas, so estabelecidas com o uso de processos de operao e manuteno de rede,

sem a interferncia do usurio.

Quando um VCC ou um VPC comutado, o processo de sinalizao faz-se

necessrio para o estabelecimento e o rompimento do VCC e do VPC. As conexes

comutadas, tambm conhecidas como dinmicas, so estabelecidas e interrompidas

durante o funcionamento da rede.

56

As estruturas de acesso de RDSI-FE e RDSI-FL possuem canais dedicados para as

funes de sinalizao, o que constitui uma caracterstica das redes de comutao rpida