Mudanças entre as edições de "RED2-EngTel (página)"
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* Algoritmos de acesso ao meio; | * Algoritmos de acesso ao meio; | ||
* Slides sobre [http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED/slides/lan.pdf MAC]. | * Slides sobre [http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED/slides/lan.pdf MAC]. | ||
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+ | ===Tecnologias de LAN switches === | ||
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+ | Switches ''store-and-forward'' X ''cut-through'' | ||
+ | * Leia este [http://tele.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/docs/switch-internals.pdf bom texto] sobre estruturas internas de switches. | ||
+ | * [http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/switches/ps9441/ps9670/white_paper_c11-465436.html Texto sobre tecnologias de switches (store-and-forward e cut-through)] | ||
+ | |||
+ | Algumas animações mostrando o funcionamento de switches ''store-and-forward'' e ''cut-through'': | ||
+ | * [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/videos/q0142.mov Animacão sobre switches cut-through] | ||
+ | * [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/videos/q0141.mov Animacão sobre switches store-and-forward] | ||
+ | * [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/videos/q0143.mov Animacão sobre switches simétricos (todas portas com mesma taxa de bits)] | ||
+ | * [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/videos/q0144.mov Animacão sobre switches assimétricos (portas com diferentes taxas de bits)] | ||
+ | |||
+ | === Interligando redes locais === | ||
+ | |||
+ | ==== Interligação de LANs (norma IEEE802.1D) ==== | ||
+ | |||
+ | * Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ? | ||
+ | * Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ? | ||
+ | * Como um switch propaga quadros em broadcast ? | ||
+ | * [http://www.sj.ifsc.edu.br/~msobral/RCO2/slides/lan-switch-transparent.swf Animação sobre o funcionamento de switches (Cisco)] | ||
+ | |||
+ | === Laboratório sobre LANs === | ||
+ | |||
+ | * [[RCO2-lab3|Experiência sobre LANs]] | ||
+ | |||
+ | === Desempenho de Redes Locais === | ||
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+ | ====Objetivos ==== | ||
+ | |||
+ | * Conhecer os equipamentos típicos de uma rede local Ethernet | ||
+ | * Estimar o desempenho de uma LAN Ethernet comutada (com switch) | ||
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+ | ==== Introdução ==== | ||
+ | |||
+ | Redes locais Ethernet (padrão IEEE 802.3 e extensões) são compostas de equipamentos que se comunicam, denominados estações (STA na norma IEEE 802.3), de equipamentos que os interligam (hubs e switches), e do meio de transmissão. A figura abaixo ilustra uma rede local hipotética com seus vários componentes. | ||
+ | |||
+ | [[imagem:Lab1-lan-demo.png|400px]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | De forma geral, uma estação possui um ou mais adaptadores de rede (placas de rede, ou NIC – Network Interface Card), como na figura abaixo à esquerda. Os adaptadores de rede das estações são conectados a um switch por meio de cabos de rede TP (par trançado) com conectores RJ-45, mostrado na figura abaixo à direita. | ||
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+ | |||
+ | [[imagem:Lab1-nic-switch.png|400px]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Originalmente LANs Ethernet foram construídas usando um cabo único para interligar as estações (cabo coaxial). Posteriormente surgiram as redes baseadas em hubs, equipamentos que interligavam as estações em nível da camada física (funcionavam como repetidores). Atualmente essas redes são construídas usando switches, equipamentos que interligam as estacões em nível da camada de enlace (na verdade, da subcamada MAC). Um switch apresenta como benefícios, se comparado com hubs: | ||
+ | |||
+ | # '''atuação em nível de MAC:''' o switch faz o acesso ao meio com CSMA/CD ao encaminhar um quadro, quebrando o domínio de colisão; além disto, um switch pode operar em modo full-duplex, quando então inexiste a possibilidade de colisão. | ||
+ | # '''preservação da capacidade do canal:''' para quadros unicast, o switch encaminha um quadro somente pela porta onde reside o destinatário. | ||
+ | |||
+ | Essas características importantes devem fazer com que uma LAN com switches tenha um desempenho superior a uma LAN com hubs. Por desempenho entenda-se um número menor de colisões sob tráfego intenso (ou mesmo ausência total de colisões), e maior capacidade de canal vista por cada equipamento conectado ao switch. | ||
+ | |||
+ | ==== Utilização do meio de transmissão em uma rede local com MAC do tipo CSMA/CD ==== | ||
+ | |||
+ | Nesta seção mostra-se como estimar o desempenho do CSMA/CD por meio de experimentos para medir a utilização máxima do meio. Esses experimentos podem ser feitos usando uma rede real, com computadores interligados por ''hubs'', ou com um simulador. Em ambos os casos deve-se fazer com que vários computadores gerem tráfego intenso na rede, e calcular ao final a utilização do meio da seguinte forma: | ||
+ | |||
+ | <math> | ||
+ | U = \frac{total~bytes~recebidos}{taxa~bits \cdot duracao~do~experimento} | ||
+ | </math> | ||
+ | |||
+ | O ''total de quadros recebidos'' pode ser obtido em qualquer um dos computadores. | ||
+ | |||
+ | {{collapse top|Experiência com uma rede real}} | ||
+ | |||
+ | Para fazer com uma rede real: | ||
+ | |||
+ | * [[RCO2-lab2|Roteiro da experiência]] | ||
+ | |||
+ | '''Resultados:''' | ||
+ | <syntaxhighlight lang=text> | ||
+ | 64 53046660 | ||
+ | 128 61992856 | ||
+ | 256 67413192 | ||
+ | 512 70684436 | ||
+ | 756 71989464 | ||
+ | 1024 77967480 | ||
+ | 1500 73797088 | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | Com esses dados deve-se plotar um gráfico da quantidade de bytes recebidos X tamanho dos quadros. Na tabela acima, os tamanhos de quadros estão na 1a coluna, e a quantidade de bytes recebidos está na 2a coluna. | ||
+ | |||
+ | [[imagem:Csma-cd.png|400px]] | ||
+ | |||
+ | <br>''Desempenho do MAC CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection): o gráfico acima mostra o resultado de um experimento feito em laboratório com 6 computadores transmitindo quadros intensamente e simultaneamente para um único computador. A cada transmissão simultânea variou-se o tamanho dos quadros transmitidos (mostrado no eixo X), e anotou-se quantos bytes foram recebidos no computador receptor (eixo Y). Os computadores foram interligados por um hub.'' | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top|Experiência com uma rede simulada}} | ||
+ | |||
+ | Para fazer a experiência pode-se usar também o simulador Omnet++ (veja em: [[Omnetpp-Instalacao|Instale o Omnet++ 4]]) | ||
+ | |||
+ | O gráfico abaixo foi obtido com uma simulação via Omnet++: | ||
+ | |||
+ | [[imagem:Csma-perf-sim.png]] | ||
+ | |||
+ | As simulações tiveram os seguintes parâmetros: | ||
+ | * Quadros de 256, 512 e 1480 bytes | ||
+ | * 2 a 45 estações | ||
+ | * Geração de tráfego por estação com intervalos entre quadros dados por uma distribuição exponencial com média 15*tamanho_quadro_em_bits*0.11us (0.11us é o tempo aproximado de um bit) | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top|Análise de desempenho do CSMA/CD}} | ||
+ | |||
+ | Uma análise feita no capítulo 4 do livro "Redes de Computadores, 4a ed." de Andrew Tanenbaum fornece a seguinte previsão aproximada de desempenho para o CSMA/CD em uma rede Ethernet a 10 Mbps. | ||
+ | |||
+ | * ''Utilização do meio:'' | ||
+ | |||
+ | <math>U = \frac{1}{1 + \frac{2BLe}{cF}}</math> | ||
+ | |||
+ | * '''''B:''''' taxa de bits nominal | ||
+ | * '''''L:''''' comprimento do meio de transmissão | ||
+ | * '''''c: ''''' velocidade de propagação do sinal | ||
+ | * '''''F:''''' comprimento do quadro | ||
+ | |||
+ | [[Image:Csma-perf.png|400px]] | ||
+ | |||
+ | Essa figura mostra curvas para a utilização do meio em função da quantidade de estações prontas para transmitir, e para diferentes tamanhos de quadro. A conclusão é que quadros menores proporcionam desempenho inferior, assim como uma quantidade maior de estações resulta em uma provável menor utilização do meio. No entanto essa análise considera a rede numa situação de carga muito alta, o que não acontece normalmente. Há também algumas simplificações no desenvolvimento da análise, tal como considerar que a probabilidade de retransmissão constante em cada ''slot'', ao invés de analisar o algoritmo de recuo exponencial binário (''backoff''). Finalmente, esse resultado tem sentido para um meio de transmissão compartilhado, mas a atualmente as redes locais ethernet trabalham com meios de transmissão exclusivos (''ethernet comutada e full-duplex'', em que não há risco de colisão). | ||
+ | |||
+ | Para fins de comparação, veja os resultados obtidos com as redes simuladas anteriormente. | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
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+ | ==== Roteiro ==== | ||
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+ | A rede de teste para o experimento será composta de computadores ligados a um switch Ethernet a 100 Mbps em modos half ou full-duplex. Serão sintetizados tráfegos intensos, de forma a poder comparar o desempenho das transmissões nos dois casos. | ||
+ | |||
+ | [[imagem:Lab1.png]] | ||
+ | # Observe a placa de rede de seu computador e sua conexão à rede por meio do cabo TP. Os computadores do laboratório estão conectados ao switch Microtec, que reside no rack central. O número da porta onde está conectado seu computador na bancada corresponde à porta do switch. Desconecte o cabo do seu computador e observe o status da porta correspondente no switch (o status é informado por um led, que aceso significa que há equipamento ativo conectado àquela porta). '''Questão:''' como será que o switch sabe que um equipamento foi conectado a uma porta ? | ||
+ | # Veja que informações o Linux provê a respeito de seu adaptador Ethernet. Usando os comandos administrativos do Linux, descubra: | ||
+ | #* o modelo do adaptador, e seu endereço MAC: ver comandos [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/lspci.8.html lspci] e [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig]. | ||
+ | #* seu modo de operação (velocidade, modo duplex, se o enlace está ativo): ver comando [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ethtool.8.html ethtool] | ||
+ | #* suas estatísticas de operação (quadros transmitidos e recebidos, colisões e erros em geral): ver comandos [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/netstat.8.html netstat] e [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig].<br>Após obter essas informações, experimente desconectar o cabo da placa de rede e repetir a execução dos comandos. | ||
+ | # Anote os valores dos contadores de quadros e bytes recebidos e enviados pela interface ethernet em seu computador. Use o comando [http://manpages.ubuntu.com/manpages/hardy/man8/ifconfig.8.html ifconfig] para visualizar esses contadores. Anote também o horário em que se fez essa medição. | ||
+ | # Os computadores se comunicarão aos pares, usando-se o programa [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/netperf.1.html netperf] para gerar o tráfego e medir a capacidade do canal:<syntaxhighlight lang=bash>netperf -f k -H endereço_IP</syntaxhighlight>(Obs: endereço_IP é o endereço IP computador alvo). | ||
+ | # Execute o [http://manpages.ubuntu.com/manpages/lucid/man1/netperf.1.html netperf] de forma sincronizada: os computadores devem iniciá-lo simultaneamente. Repita esse procedimento 3 vezes, anotando a taxa de transmissão obtida em cada computador. | ||
+ | # '''Carga de tráfego na rede durante o experimento:''' anote novamente os valores dos contadores de quadros e bytes recebidos e enviados pela interface ethernet em seu computador. Usando os valores medidos previamente, calcule: | ||
+ | ## Quantos bytes e quadros foram enviados e recebidos durante o experimento | ||
+ | ## As taxas médias de transmissão e recepção pela sua interface ethernet | ||
+ | ## A utilização do seu link ethernet. Obs: a utilização é a razão entre quantos bytes foram enviados, e quantos bytes poderiam ser enviados ininterruptamente durante o experimento. O mesmo vale para os bytes recebidos. | ||
+ | # Repita os passos 4 a 6, mas antes configure os computadores para operarem em modo 100baseT half-fuplex: <syntaxhighlight lang=bash> | ||
+ | sudo ethtool -s eth0 speed 100 duplex half autoneg off | ||
+ | </syntaxhighlight>Houve diferença nas taxas de bits obtidas ? Caso sim, qual deve ser a explicação ? | ||
+ | # As interfaces de rede dos computadores podem operar a 1000 Mbps (gigabit), mas o switch do laboratório opera a 100 Mbps. Pode-se medir a capacidade de transmissão do computador através dessas interfaces se os computadores forem conectados aos pares. Assim, conecte o cabo da interface de rede de seu computador à interface do computador ao seu lado. Em seguida faça os seguintes experimentos: | ||
+ | ## Em cada computador deve-se gerar um arquivo de nome “teste”, com 1GB de conteúdo aleatório: <syntaxhighlight lang=bash> | ||
+ | dd if=/dev/urandom of=teste bs=65536 count=16384 | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | ## O arquivo deve ser transferido de um computador a outro. No computador que irá receber o arquivo execute:<syntaxhighlight lang=bash> | ||
+ | nc -l 10000 > recebido | ||
+ | </syntaxhighlight>.. e no que irá transmitir execute:<syntaxhighlight lang=bash> | ||
+ | date +%s.%N; nc IP_do_outro_computador 10000 < teste; date +%s.%N | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | ## No computador transmissor aparecerão dois números, que correspondem aos instantes de início e fim de transmissão. Calcule quanto tempo demorou a transmissão, e em seguida a taxa de bits obtida. Compare essa taxa com a capacidade nominal da interface de rede (1000 Mbps). | ||
+ | ## Repita duas vezes os passos ii e iii , e anote os valores de taxa de bits obtidos. Houve variação nas medições ? | ||
+ | ## Repita os passos 2 a 4, porém executando o seguinte comando no receptor: <syntaxhighlight lang=bash> | ||
+ | nc -l 10000 > /dev/null | ||
+ | </syntaxhighlight>Houve diferença nos valores obtidos para a taxa de bits ? Caso afirmativo, qual deve ser explicação ? | ||
+ | |||
+ | ==Exercícios sobre a Atividade: da Colisão à Comutação== | ||
+ | |||
+ | O acesso ao meio ethernet com CSMA/CD é probabilístico: uma estação verifica se o meio está está livre antes de iniciar uma transmissão, mas isso não impede que ocorra uma colisão (apenas reduz sua chance). Se acontecer uma colisão, cada estação envolvida usa esperas de duração aleatória para desempate, chamadas de ''backoff''. A ideia é que as estações sorteiem valores de espera diferentes, e assim a que tiver escolhido um valor menor consiga transmitir seu quadro. As colisões e esperas (''backoffs'') impedem que esse protocolo de acesso ao meio aproveite totalmente a capacidade do meio de transmissão. | ||
+ | |||
+ | * [http://www.datacottage.com/nch/eoperation.htm Veja animacões que mostram o tratamento de colisões] | ||
+ | |||
+ | No entanto, '''nas gerações atuais do padrão IEEE 802.3 (Gigabit Ethernet e posteriores) o CSMA/CD não é mais utilizado'''. Nessas atualizações do padrão, o modo de comunicação é full-duplex (nas versões anteriores, que operavam a 10 e 100 Mbps, há a possibilidade de ser half ou full-duplex). Se as comunicações são full-duplex, então '''conceitualmente não existem colisões'''. Isso se deve ao fato de que nessas novas versões cada estação possui uma via exclusiva para transmitir e outra para receber, portanto não existe mais um meio compartilhado. | ||
+ | |||
+ | *Além dos resultados coletados no roteiro do laboratório de hoje leia o conteúdo sobre LAN postados aqui e nos slides e links indicados e procure em nossa bibliografia ou internet, nos temas correspondentes, respostas e ilustrações sobre as seguintes perguntas: | ||
+ | |||
+ | #Como um switch identifica e sinaliza através de um led em seu frontal, que um equipamento foi conectado a uma de suas portas? | ||
+ | #Considerando os números médios coletados por TODOS no experimento, quais foram os valores de taxa média de Tx e Rx (em bps) na interface ethernet? e a taxa de utilização do link (em %)? | ||
+ | #O que acontece com o desempenho da rede quando as placas de rede são configuradas em modo Half-duplex? | ||
+ | #A conexão entre computadores na última parte do experimento, é direta, ou seja, sem switch entre eles. Voces devem ter observado que quando os dados recebidos por um pc não são encaminhados para lugar algum (> /dev/null) o desempenho da transmissão é melhor. Qual a explicação disso? Diante desses resultados, até que ponto vale à pena ter interfaces ethernet com velocidades maiores, como por exemplo 10Gbps? | ||
+ | # Porque razão as medidas de vazão (Throughput) nunca alcançaram 100% da taxa configurada na placa de rede? | ||
+ | # Em algum momento do experimento houve uso do algorítimo CSMA/CD? onde ocorre a execução dele? | ||
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Edição das 03h23min de 13 de junho de 2016
Professores da Unidade Curricular
- 2016-1 - Jorge Henrique B. Casagrande
- 2015-2 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diário de aulas)
- 2015-1 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diário de aulas)
- 2014-2 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diário de aulas)
- 2014-1 - Jorge Henrique B. Casagrande (Diário de aulas)
Carga horária, Ementas, Bibliografia
Plano de Ensino
Dados Importantes
Professor: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br
Atendimento paralelo: 2as e 5as das 13:30 às 14:20h (Sala de Desenvolvimento de TELE II)
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED
Toda vez que voce encontrar a marcação ao lado de alguma atividade, significa que essa atividade estará sendo computada na avaliação como AE ou AI. O prazo estabelecido para entrega estará destacado ao lado da atividade. Portanto, não perca o prazo limite para entrega. Atividades entregues fora do prazo terão seu valor máximo de nota debitado de 10 pontos ao dia.
Avaliações
Resultados das Avaliações
Matrícula | Aluno | AE1 | AE2 | AI | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | REC A1 | REC A2 | REC A3 | REC A4 | REC A5 | MÉDIA | CONCEITO |
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LEGENDA E DETALHES
- AE = Atividades Extras
- 10% da Avaliação - abrange uma ou mais tarefas a serem divulgadas ao longo do semestre;
- AI = Avaliação Individual
- 10% da Avaliação final - abrange desempenho, assiduidade, cumprimento de tarefas em sala ou de listas de exercícios;
- An = Avaliação n
- 20% da Avaliação (n=5) - Programadas para cada parte do programa;
- REC An = Recuperação da Avaliação An
- A recuperação de todas An serão em data única e o aluno só tem a obrigação de recuperar An<60;
- np = não publicado aqui.
- NF = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos considerando a fórmula abaixo
- NF = 0,16(soma{MaiorNota{An,REC An}}) + 0,1(médiaAE) + 0,1(AI)
Se NF < 60 = D --> Reprovado
Se 60 =< NF < 75 = C --> Aprovado
Se 75 =< NF < 90 = B --> Aprovado
Se NF >= 90 = A --> Aprovado
Recados Importantes
Uso da Wiki: Todo o repositório de material de apoio e referências de nossas aulas passam a usar a Wiki de tele. Para interação fora da sala de aula, acessem nosso grupo no whatsapp.
ATENÇÃO: Uma avaliação poderá ser recuperada somente se existir justificativa reconhecida pela coordenação. Desse modo, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.
Material de Apoio
- Atividades extra sala de aula
- Slides utilizados durante algumas aulas
- Manuais e outros
- Guia Rápido de Configuração Modem DT2048SHDSL;
- manual Router NR2G da Digitel;
- guia rápido de configuração Globalink UP3420;
- Manual de configuração Gloalink3420;
- Manual de configuração DT34.
- Manual DSLAM DLINK DAS3324.
- Guia rápido DSLAM DLINK DAS3324.
- Tutorial sobre a interface CLI de roteadores Cisco
- Resolução de problemas com PPP em roteadores Cisco
- Recuperação de senha em roteadores Cisco 1700 e 1800
Bibliografia
- Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose.
- Redes de Computadores, 4a edição, de Andrew Tanenbaum.
- Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 4a edição, de Behrouz Forouzan.
- Links para outros materiais, normas, artigos, e apostilas do prof. Jorge Casagrande
- Comunicação de dados e Redes de Computadores, de Berhouz Forouzan (alguns capítulos no Google Books)
Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:
Softwares
- Netkit: possibilita criar experimentos com redes compostas por máquinas virtuais Linux
- IPKit: um simulador de encaminhamento IP (roda direto dentro do navegador)
Diário de aulas RED29005 - 2016-1 - Prof. Jorge H. B. Casagrande
24/03 - Redes de Acesso |
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24/03 - Redes de Acesso
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28/03 - Redes Privadas |
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28/03 - Tecnologias de Acesso
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31/03 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN |
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31/03 - Redes Privadas e Redes de Longa Distância - WAN
ATENÇÃO: Leitura dos itens 6.1, 8.3 e 18.1 do Forouzan |
02/03 - Da LPCD as Redes Virtuais |
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02/03 - Da LPCD as Redes Virtuais
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04/04 - Implementação de uma Rede Virtual usando Frame Relay |
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04/04 - Implementação de uma Rede Virtual usando Frame Relay
Para esta atividade já está implementada uma rede composta por três roteadores da Digitel, que estarão interligados como mostrado abaixo: A rede contém dois enlaces dedicados ponto-à-ponto (simulando duas SLDDs formadas por LPCDs à 2 fios) com modems digitais operando a 2 Mbps. Os Modens da DIGITEL modelo DT2048SHDSL estão configurados da seguinte forma: (chaves em ON)
Todos os roteadores estão configurados com protocolo FRAME RELAY em suas interfaces serias WAN e rodando o algoritmo de roteamento RIP em sua forma mais básica para evitar a configuração de rotas estáticas na interligação das LANs do switches direito e esquerdo.
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07/04 - Não compareci - Reunião UFSC |
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07/04 - Não compareci - Reunião UFSC |
11/04 - Protocolos Ponto a Ponto para WANs |
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11/04 - Protocolos Ponto a Ponto para WANs
Roteiro dos testes
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14/04 - Redes Virtuais - Frame Relay |
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14/04 - Redes Virtuais - Frame Relay
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18/04 - Redes Virtuais - MPLS | ||||||||||||||||||
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18/04 - Redes Virtuais - MPLS
ATENÇÂO: Leitura:
MPLS é um mecanismo para redes de telecomunicações de alto desempenho que encaminha e transporta dados de um nó da rede a outro. Isso se faz por meio de links virtuais entre nós distantes um do outro, semelhante ao conceito de circuitos virtuais. Diversos protocolos podem ser transportados por MPLS, tais como IP e Ethernet (note que o primeiro é um protocolo de rede, mas o segundo é um "protocolo" de enlace). Assim, MPLS se apresenta como uma tecnologia de transporte de dados em redes de longa distância, como ilustrado na figura abaixo. Simplificadamente, um cabeçalho (shim header) é adicionado a cada PDU a ser transportada pela rede MPLS. O rótulo contém um número identificador chamado de rótulo (label, e similar ao VCI visto em circuitos virtuais), junto com alguns bits de controle. Os roteadores dentro da rede MPLS encaminham essas PDUs com base somente no conteúdo desse cabeçalho, comutando-os de acordo com os valores de rótulo (label switching). Note que MPLS não faz roteamento, e sim comutação de circuitos virtuais: os circuitos devem ser previamente estabelecidos para que o encaminhamento de PDUs entre origem e destino possa ser realizada. Desta forma, MPLS parece ser um protocolo que fica entre as camadas de rede e de enlace, como mostrado na figura a seguir.
Conceitos básicos sobre comutação de rótulosA comutação de rótulos feita nos LSR é muito parecida com comutação de circuitos virtuais. Ao receber uma PDU MPLS, um LSR decide o que fazer com ela com base no número do rótulo e na interface de rede de onde ela foi recebida. Porém há um detalhe específico do MPLS: uma ou mais interfaces podem ser associadas em um labelspace MPLS, sendo esse labelspace usado para identificar de onde foi recebida uma PDU. Desta forma, um LSR na verdade decide o que fazer com uma PDU com base em seu rótulo e no seu labelspace. Dentro do LSR essa operação se chama ILM (Input Label Mapping). ILM é a função que identifica uma PDU recebida e mapeia seu rótulo para um labelspace Um caso especial trata de PDUs que entram na rede MPLS. Por exemplo, uma PDU IPv4, originada de uma rede externa, deve ser transportada pela rede MPLS. Nesse caso, o LER (roteador de borda) deve associar essa PDU a um rótulo MPLS e encaminhá-lo pela rede MPLS. A identificação de uma PDU externa à rede MPLS, com base nas informações dessa PDU, se chama FEC (Forwarding Equivalence Class). Uma vez identificada uma PDU recebida, o LSR deve encaminhá-la de acordo com instruções predefinidas em sua LFIB. Dentro de sua LFIB essas instruções são chamadas de NHLFE (Next-Hop Label Forwarding Entry), e contêm a operação MPLS a ser realizada e a interface de saída por onde encaminhar a PDU. As operações MPLS possíveis estão descritas na tabela abaixo:
Atividade com MPLS
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25/04 - Protocolos de Enlace Ponto à Ponto |
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25/04 - Protocolos de Enlace Ponto à PontoResumo da aula:
Bibliografia relacionada: ATENÇÃO:
Fundamentos Teóricos Enlaces lógicosEquipamentos de rede se comunicam por meio de enlaces (links). Um enlace é composto por uma parte física, composta pelo meio de transmissão e o hardware necessário para transmitir e receber um sinal que transporta a informação, e uma parte lógica, responsável por empacotar os dados a serem transmitidos. O diagrama abaixo ilustra um enlace entre dois equipamentos, realçando as formas com que a informação é representada durante a transmissão e recepção. Nesse diagrama, a parte lógica está representada no bloco Enlace, e a parte física está no bloco Física; a informação transmitida, representada por Dados, pode ser, por exemplo, um datagrama IP. O enlace lógico tem uma dependência total em relação à parte física. Isso quer dizer que o tipo de tecnologia de transmissão existente na parte física traz requisitos para o projeto da parte lógica. Deste ponto em diante, a parte lógica será chamada simplesmente de Camada de Enlace, e a parte física de Camada Física. Em nosso estudo vamos investigar enlaces ponto-a-ponto, os quais necessitam de protocolos específicos. Para ficar mais claro o que deve fazer um protocolo de enlace ponto-a-ponto, vamos listar os serviços típicos existentes na camada de enlace. Serviços da camada de enlaceOs serviços identificados na figura acima estão descritos a seguir. A eles foram acrescentados outros dois:
Protocolos de enlace ponto-a-pontoDois protocolos de enlace ponto-a-ponto muito utilizados são:
Ambos protocolos possuem o mesmo formato de quadro. Na verdade, o PPP copiou o formato de quadro do HDLC, apesar de não utilizar os campos Address e Control. O campo Flag, que tem o valor predefinido , serve para delimitar quadros, assim o receptor sabe quando inicia e termina cada quadro.
Esses protocolos foram criados para uso com comunicação serial síncrona (ver capítulo 4, seção 4.3 do livro Comunicação de Dados e Redes de Computadores, de Behrouz Forouzan). O PPP funciona também com comunicação serial assíncrona. |
28/04 - Enquadramento (Framing) |
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28/04 - Enquadramento (Framing)Resumo da aula:
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02/05 - Finalização dos protocolos HDLC e PPP |
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02/05 - Finalização dos protocolos HDLC e PPPResumo da aula:
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05/05 - Finalização sobre Mecanismos de Detecção e Correção de erros |
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05/05 - Finalização sobre Mecanismos de Detecção e Correção de errosResumo da aula:
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09/05 - Interfaces Digitais |
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09/05 - Interfaces DigitaisResumo da aula:
- Até Comunicação Síncrona/assíncrona; - UART/USART. |
12/05 - Avaliação A1 |
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12/05 - Avaliação A1Avaliação A1 |
16/05 - Interfaces Digitais - RS232 |
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16/05 - RS232Resumo da aula:
- Circuitos diferenciais e não diferenciais; - RS232. |
19/05 - Interfaces Digitais - V.35/V.36/RS485 |
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19/05 - V.35/V.36/RS485Resumo da aula:
- pinouts, aplicações, diferenças. |
23/05 - Correção prova A1- Modens Analógicos |
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23/05 - Correção prova A1 - Modens AnalógicosResumo da aula:
Exercício
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30/05 - Modens Analógicos |
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30/05 - Modens AnalógicosResumo da aula:
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02/06 - Modens Digitais |
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02/06 - Modens DigitaisResumo da aula:
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06/06 - Enlaces de Teste |
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06/06 - Enlaces de TesteResumo da aula:
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09/06 - Modens xDSL |
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09/06 - Modens xDSLResumo da aula:
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13/06 - Redes Locais e o padrão Ethernet | ||||||
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13/06 - Redes Locais e o padrão EthernetResumo da aula:
Tecnologias de LAN switchesSwitches store-and-forward X cut-through
Algumas animações mostrando o funcionamento de switches store-and-forward e cut-through:
Interligando redes locaisInterligação de LANs (norma IEEE802.1D)
Laboratório sobre LANsDesempenho de Redes LocaisObjetivos
IntroduçãoRedes locais Ethernet (padrão IEEE 802.3 e extensões) são compostas de equipamentos que se comunicam, denominados estações (STA na norma IEEE 802.3), de equipamentos que os interligam (hubs e switches), e do meio de transmissão. A figura abaixo ilustra uma rede local hipotética com seus vários componentes.
Essas características importantes devem fazer com que uma LAN com switches tenha um desempenho superior a uma LAN com hubs. Por desempenho entenda-se um número menor de colisões sob tráfego intenso (ou mesmo ausência total de colisões), e maior capacidade de canal vista por cada equipamento conectado ao switch. Utilização do meio de transmissão em uma rede local com MAC do tipo CSMA/CDNesta seção mostra-se como estimar o desempenho do CSMA/CD por meio de experimentos para medir a utilização máxima do meio. Esses experimentos podem ser feitos usando uma rede real, com computadores interligados por hubs, ou com um simulador. Em ambos os casos deve-se fazer com que vários computadores gerem tráfego intenso na rede, e calcular ao final a utilização do meio da seguinte forma:
O total de quadros recebidos pode ser obtido em qualquer um dos computadores.
RoteiroA rede de teste para o experimento será composta de computadores ligados a um switch Ethernet a 100 Mbps em modos half ou full-duplex. Serão sintetizados tráfegos intensos, de forma a poder comparar o desempenho das transmissões nos dois casos.
Exercícios sobre a Atividade: da Colisão à ComutaçãoO acesso ao meio ethernet com CSMA/CD é probabilístico: uma estação verifica se o meio está está livre antes de iniciar uma transmissão, mas isso não impede que ocorra uma colisão (apenas reduz sua chance). Se acontecer uma colisão, cada estação envolvida usa esperas de duração aleatória para desempate, chamadas de backoff. A ideia é que as estações sorteiem valores de espera diferentes, e assim a que tiver escolhido um valor menor consiga transmitir seu quadro. As colisões e esperas (backoffs) impedem que esse protocolo de acesso ao meio aproveite totalmente a capacidade do meio de transmissão. No entanto, nas gerações atuais do padrão IEEE 802.3 (Gigabit Ethernet e posteriores) o CSMA/CD não é mais utilizado. Nessas atualizações do padrão, o modo de comunicação é full-duplex (nas versões anteriores, que operavam a 10 e 100 Mbps, há a possibilidade de ser half ou full-duplex). Se as comunicações são full-duplex, então conceitualmente não existem colisões. Isso se deve ao fato de que nessas novas versões cada estação possui uma via exclusiva para transmitir e outra para receber, portanto não existe mais um meio compartilhado.
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