Title: Avalia
1Avaliação das tecnologias de Redes de Alta
Velocidade
Exponet97
Marco Antônio Chaves Câmara
LogicSoft
LS
2Agenda
- Ethernet e derivadas
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- ATM
3Agenda
- Ethernet e derivadas
- Lembrando do ethernet
- Fast Ethernet
- Gigabit Ethernet
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- ATM
4Lembrando o ethernet
- Ambiente baseado em broadcasting (difusão)
- Mensagens circulam sempre por todas as estações
do segmento. - Método de acesso CSMA/CD
- Acesso estatístico ao meio
- Prioridade para a demanda
- Eficiente dentro das limitações da norma
5Falhas no Ethernet
- Detecção da Portadora
- Estados de Operação
- Eficiência
- Suporte a aplicações isócronas
6Sensibilidade a falhas
- Os dados transmitidos por uma estação devem ser
recebidos por todas as outras, independente da
situação !
7Estados de Operação
- Desocupado
- Nenhuma mensagem transmitida (n0)
- Eficiência nula, como em qualquer outro método
- Transmissão OK
- Uma mensagem transmitida (n1)
- Eficiência máxima
- Colisão Contenção
- Mais de uma mensagem transmitida (n????)
- Eficiência nula, por conta do método
8Eficiência
A
B
- Análise do pior caso de contenção
- A e B estão nas extremidades de um cabo bem longo
- A e B decidem transmitir quase que
simultaneamente - Na verdade, B transmite alguns instantes
antes da informação de A chegar !
9Eficiência
A
B
- Analisando o tempo de deslocamento
- Velocidade extremamente alta (velocidade próxima
da luz 6070) - Velocidade de deslocamento não é função da taxa
de transferência !
10Eficiência
A
B
- Interrupção da transmissão ocorre após a chegada
da colisão em A - Deslocamento ocorre na mesma velocidade
- Ocorre apenas a inversão de sentido de
deslocamento
11Eficiência
A
B
- Analisando o tempo de deslocamento
- Velocidade extremamente alta (velocidade próxima
da luz 6070) - Velocidade de deslocamento não é função da taxa
de transferência !
12Eficiência
Round Trip Time
Mensagem 1
Mensagem 2
Tempo Fixo
tm1
tm2
Onde B - banda passante e - proporcional
ao no. de colisões L - comprimento do cabo c
- velocidade da luz F - comprimento do
pacote
1
Eficiência
2BeL
1
cF
13Suporte ao Sincronismo
- Aplicações isócronas
- Ethernet é estatístico !
- Estações não sabem quando poderão transmitir
- Não há limite máximo de tempo para transmissão
- Não há tratamento de prioridades
- Mensagens são colocadas conforme a
disponibilidade do meio físico - Aplicações críticas são tratadas da mesma forma
que outras - Sensibilidade ao tráfego
- Com mais tráfego, menor a probabilidade de
atendimento imediato
14Os switches ethernet
- Unificam diversas bridges com n portas
- Permitem a redução da latência típica das bridges
15Conceitos Básicos
- Unificam diversas bridges com n portas
- Permitem a redução da latência típica das bridges
10M
10M
10M
10M
Segmentos comunicam-se dois a dois, sem
concorrência pelo canal de comunicação.
16Conceitos Básicos
- Unificam diversas bridges com n portas
- Permitem a redução da latência típica das bridges
10M
10M
10M
10M
A eliminação da latência se dá pela modificação
do método de chaveamento.
17Os switches
- Ethernet é preservado
- Formato e endereços se mantêm
- Taxa de transferência efetiva aumenta
significativamente - Compatibilidade com ambiente nativo é total
- Excelente alternativa p/ redes já implantadas
- Mantém instalações físicas, equipamentos etc
- Possibilita a interligação quase que instantânea
- Permite inserir as novas tecnologias nos pontos
críticos - Não resolve o problema das aplicações isócronas
18Agenda
- Ethernet e derivadas
- Lembrando do ethernet
- Fast Ethernet
- Gigabit Ethernet
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- ATM
19Características Básicas
- Apoio forte dos fabricantes
- Fast Ethernet Alliance
- Mais de 70 do mercado Ethernet
- Integração simplificada com o ethernet
- Mesmo formato de quadro
- Interligação através de bridges / switches
- Não há perda de performance na conversão
- Mantém o problema c/aplicações isócronas
20Preservando o Ethernet
- Totalmente baseada no modelo ethernet
- Comitê IEEE 802.3u
- Padrão par trançado - 100Base-Tx
- Mesmo método de acesso - CSMA/CD
- Diferença básica é a taxa de transferência (10X)
- Valem as mesmas regras do ethernet
- Round trip time ?Redução das distâncias máximas
- Compartilhamento do meio agora é desaconselhável !
21Os novos limites
- Redução das distâncias máximas
- Objetivo foi manter eficiência e características
do Ethernet. - Diâmetro máximo foi reduzido de 2.500 m para 205
m - Máximo de 2(dois) segmentos interligados
- Redução do número de repetidores permitidos
- Máximo de dois repetidores
- Limites podem ser extendidos com o uso de
switches ! - Na prática, pensou em 100BaseT, pensou em
switches !!!
22As novas características
- Nova interface de transceptor
- Chama-se MII (Medium Independent Interface)
- No Ethernet, era chamada de AUI
- Conector similar ao SCSI, com 40 pinos
- Adaptador obrigatoriamente deve ser pocket
- Mudanças na padronização
- Padrão TP é baseado no CDDI
- Codificação no meio físico foi alterada
- Incluída a capacidade de auto-negociação
23Meios Físicos Implementação
- 100Base-TX
- 100Base-FX
- 100Base-T4
24Meios Físicos Implementação
- 100Base-TX
- É a especificação original
- 2 pares UTP categoria 5
- 100Base-FX
- 100Base-T4
25Meios Físicos Implementação
- 100Base-TX
- 100Base-FX
- Fibras multimodo
- Máximo de 412 m (half-duplex) ou 2.000 m
(full-duplex) em ligações switch-switch - Distâncias diminuem se usarmos repetidores
- Especificação prevê também fibra monomodo
- Máximo de 20 Km (full-duplex) para ligações
switch-switch - Sinal na faixa dos 1.300 nm atenuação máxima de
11 dB - 100Base-T4
26Meios Físicos Implementação
- 100Base-TX
- 100Base-FX
- 100Base-T4
- 4 pares de cabos nível 3, 4 ou 5
- Não admite transmissão full-duplex
27Agenda
- Ethernet e derivadas
- Lembrando do ethernet
- Fast Ethernet
- Gigabit Ethernet
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- ATM
28Gigabit Ethernet
29Características Básicas
- Padrão em normatização
- Previsão econômica
- Tecnologia para pontos de alto tráfego
- Apoio de grupo forte de fabricantes
30Características Básicas
- Padrão em normatização
- Prevista finalização da primeira versão no início
de 1998 - Fibra full-duplex e cabo STP
- Padrão para half-duplex deve ficar pronto em 1999
- Comitês IEEE802.3z e IEEE802.3ab
- Grupo criado em Jan 1996
- Previsão econômica
- Tecnologia para pontos de alto tráfego
- Apoio de grupo forte de fabricantes
31Características Básicas
- Padrão em normatização
- Previsão econômica
- 10 vezes mais performance
- 3 vezes mais custo
- () Base 100BaseFX
- Tecnologia para pontos de alto tráfego
- Apoio de grupo forte de fabricantes
32Características Básicas
- Padrão em normatização
- Previsão econômica
- Tecnologia para pontos de alto tráfego
- Não deve atender a estações
- Previsto para interligação de switches e
super-servidores - Apoio de grupo forte de fabricantes
33Características Básicas
- Padrão em normatização
- Previsão econômica
- Tecnologia para pontos de alto tráfego
- Apoio de grupo forte de fabricantes
- Gigabit Ethernet Alliance
- Criada em maio/96
34Nomenclatura
?
- 1000Base-SX
- Padrão sobre fibra multimodo com sinal de 850 nm
- 1000Base-LX
- Padrão sobre fibra multimodo com sinal de 1300 nm
e fibra monomodo - 1000Base-CX
- Padrão sobre par trançado blindado(STP)
- 1000Base-T
- Padrão sobre par trançado não blindado (UTP)
35Agenda
- Ethernet e derivadas
- 100VG-AnyLAN
- Características da norma
- O método de acesso
- O uso do meio físico
- FDDI
- ATM
36Características Básicas
- VG Voice Grade
- Desenvolvida originalmente p/ cabos nível 3
- Comitê IEEE 802.12 - Aprovado em junho/95
- Suporte a aplicações isócronas
- Multimídia
- Tratamento de prioridade eficiente, embora
inferior ao ATM
37Novas características
- Limites ampliados
- Diâmetro da rede de 8.000 m
- Cabeamento UTP Cat.5 - 200 m
- Método de Acesso e codificação no meio físico
inovadores - Demand Priority
- Quartet Channeling
38Demand Priority
39Demand Priority
Quando uma estação deseja enviar uma mensagem,
ela se comunica com o concentrador
40Demand Priority
Ao receber a solicitação, o concentrador verifica
a dispo- nibilidade do meio físico para a estação
destino. Estando dispo- nível, este é liberado
imediata- mente para a comunicação.
41Demand Priority
42Demand Priority
1a
No entanto, podem surgir soli-citações (inclusive
múltiplas) durante uma comunicação en- volvendo a
estação destino ...
2a
43Demand Priority
2a
Quando as múltiplas solicitações che- gam ao
concentrador, são tratadas por um esquema de
prioridades que determi- na qual será a próxima
estação a falar ...
ACESSO PRIORIDADE 01 02 02
01
1a
44Demand Priority
O algoritmo também garante que todos falam, mesmo
sobre condições de alto tráfego
45Quartet Channeling
46Quartet Channeling
- Divide quadro em conjuntos de cinco bits, que são
enviados sequencialmente para cada canal (par do
cabo). - Com a sinalização, a frequência máxima chega a 15
MHz - Algoritmo de scrambling reduz interferências e
diafonia
47O uso do meio físico
- UTP Categoria 3 e 4
- 100 m
- UTP Categoria 5
- 200 m
- STP Tipo 1
- 100 m
- Fibra Ótica
- 2000 m
48Agenda
- Ethernet e derivadas
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- Características da norma
- A eficiência do método
- Redundância segurança
- Implementação
- ATM
49Características Básicas
- Topologia em Anel
- Limites
50Características Básicas
- Topologia em Anel
- 2 anéis redundantes
- Método de Acesso por Passagem de token
- Limites
51Características Básicas
- Topologia em Anel
- Limites
- 2 Km entre estações (pode chegar a 60 Km,
conforme a fibra) - Comprimento total de 100 Km (até 200Km em caso de
falhas) - 500 estações conectadas
- Taxa de transferência de 100 MBps
52Método de acesso
Existe um anel duplo, onde todos os nós se
conectam
53Método de acesso
FDDI Early Token Release
54Método de acesso
1o. Passo token circula pelo anel
FDDI
55Método de acesso
2o. Passo token é retirado pela estação que
deseja transmitir
FDDI
56Método de acesso
M
3o. Passo token é substituído por men- sagem a
ser transmitida
FDDI
57Método de acesso
4o. Passo Após análise da mensagem pela
próx.estação, o token é recolocado no anel
M
FDDI
58Método de acesso
M
M
Próximos Passos Tudo continua da mesma
forma que no token-ring, mas podemos ter várias
mensagens simultâneas circulando no anel
M
M
M
M
FDDI
59Método de acesso
Como cada estação fala o que quizer a cada novo
token, o desempenho é máximo, chegando próximo a
100 Mbps por estação
FDDI
60Topologia
Anel Primário
- Estrelas cascateadas a partir de pontos do anel
principal - Dois anéis redundantes (principal e secundário).
Anel Secundário
61Tolerância a Falhas
Sobre condições normais, os dados fluem no
sentido do anel principal
62Tolerância a Falhas
Em caso de pro- blemas em um dos trechos do anel
principal ...
63Tolerância a Falhas
... os nós que delimi- tam o trecho defei- tuoso
fazem a troca para o anel secundário
64Tolerância a Falhas
Mesmo em caso de problemas ainda mais sérios,
envol- vendo ambos os anéis ...
65Tolerância a Falhas
... os nós que de-limitam o trecho defeituoso
permitem o retorno pelo anel secundá- rio, em
sentido inverso !
66Tolerância a Falhas
Em caso de falhas em um nó ...
67Tolerância a Falhas
... ocorre o parti- cionamento do nó, que na
verdade é um bypass sobre o mesmo, garan- tindo
um anel íntegro
68Tolerância a Falhas
Um nível adicional de segurança pode ainda ser
dado através do optical by-pass, que
recupera falhas a nível de conector
69Tolerância a Falhas
Quando equipada com este tipo especial
de conector, o nó é ca- paz de realizar by-pass a
nível físico, na falta de energia, com um
software de gerenciamento ou por ação física.
70Implementação
- MMF-PMD (Multi Mode Fiber - PMD)
- X3.166-1990 / ISO 9314-3
- Fibra de 62,5/125 microns multimodo
- Igual à usada no Ethernet
- Alternativas 50/125, 85/125 e 100/140 microns
- Emissor de Luz tipo LED
- Comprimento de Onda entre 1.270 e 1.380
nanômetros (infra-vermelho) - Atenuação máxima de 11dB
- Cabos de até 2 Km
71Implementação
- SMF-PMD (Single Mode Fiber - PMD)
- X3.194-1991 / ISO9314-4
- Aplicações especiais
- Emissor de Luz laser
- Atenuação máxima entre 10 e 32 dB
- Cabos de até 60 Km
72Implementação
- TP-PMD (Twisted Pair-PMD)
- SDDI - Cabo STP
- Alcance de 100 metros
- CDDI (Copper Distributed Data Interface)
- Cabo UTP ou STP
- Alcance de 100 metros
- Aceita apenas cabos nível 5 de quatro pares
73Agenda
- Ethernet e derivadas
- 100VG-AnyLAN
- FDDI
- ATM
- As características da norma
- Características básicas
- Integração com redes convencionais
74A norma
- ATM Forum
- Criação em 1991
- Adaptive Corporation
- Cisco System, Inc.
- Sprint Corporation
- Northern Telecom Ltd.
- 1992 - 1ª Versão UNI
- 1993 - UNI 3.0
- 1994 - Classical IP and ARP over ATM (IETF)
75Características Básicas
- A idéia
- Simplificar o trabalho da camada de enlace,
passando suas funções para as camadas superiores - Eliminar a camada 3 para o fluxo nominal (manter
apenas durante a sinalização).
Enlace
Rede
Rede
Física
76Características Básicas
- Implementando
- Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
??controles passam a funcionar fim a fim
(transporte) - Informações de sinalização seguem por circuitos
virtuais separados - O roteamento é feito no momento da conexão
(criação do circuito virtual).
Enlace
Rede
Rede
Física
77Características Básicas
- Implementando
- Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
??controles passam a funcionar fim a fim
(transporte) - Informações de sinalização seguem por circuitos
virtuais separados - O roteamento é feito no momento da conexão
(criação do circuito virtual).
O que é circuito virtual ?
Enlace
Rede
Rede
Física
78A existência do circuito virtual vai garantir
que, após o estabelecimento da conexão, todas as
infor- mações posteriores sejam encaminhadas
direta- mente.
79ATM - Topologia
Estações ...
80ATM - Topologia
Switches ATM ...
81ATM - Topologia
UNI
Links UNI ... User-to-Network Interface
UNI
UNI
82Links NNI ... Network-to-Network Interface
NNI
NNI
NNI
NNI
83Modelo de Referência
- Define quatro planos
- Gerência Planos
- Gerência Camadas
- Controle
- Usuário
84Modelo de Referência
- Define quatro planos
- Gerência Planos
- Gerência Camadas
- Controle
- Usuário
85As Camadas
- Camadas Superiores
- Camada de Adaptação
- Camada ATM
- Camada Física
86As Camadas
- Camadas Superiores
- Camada de Adaptação
- Primeira camada fim-a-fim no ATM
- AAL (ATM Adaptation Layer)
- Camada ATM
- Camada Física
87As Camadas
- Camadas Superiores
- Camada de Adaptação
- Camada ATM
- Presente em todos os equipamentos
- da rede
- Camada Física
88As Camadas
- Camadas Superiores
- Camada de Adaptação
- Camada ATM
- Camada Física
- Presente em todos os equipamentos
- da rede
- Dividida nas subcamadas TC e PM
- TC (Convergência de Transmissão) e PM (Mídia
Física)
89A Camada Física
- A subcamada TC
- A subcamada PM
90A Camada Física
- A subcamada TC
- Desacopla a taxa de geração de pacotes da taxa de
transmissão - Gera e verifica o HEC (Header Error Control), que
é o único controle de erro ! - A subcamada PM
91A Camada Física
- A subcamada TC
- A subcamada PM
- Ainda não está totalmente definida
- Há uma forte tendência à compatibilidade com as
redes já existentes - FDDI
- Ethernet
92A Camada ATM
- Adição e remoção do cabeçalho
- Chaveamento e encaminhamento
- Campos VPI e VCI do cabeçalho
- Meio Físico contém VPI que contém VCI
- GFC
- Controle Genérico do Fluxo
- Presente no cabeçalho apenas na UNI
93Formato da Célula
1
GFC
VPI
Bytes
2
VPI
VCI
3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
94Formato da Célula
1
GFC
VPI
- GFC - Generic Flow Control
- Apenas na UNI !
- VPI - Virtual Path Identifier
- VCI - Virtual Channel Identifier
- PT - Payload Type
- CLP - Cell Loss Priority
- HEC - Header Error Control
2
VPI
VCI
3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
95Formato da Célula
1
GFC
VPI
2
VPI
VCI
- Representam 90 da célula
- Header 10 (Overhead ?)
- Diversos formatos
- Vídeo
- Voz
- Dados
- O tamanho é fixo !
3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
96A Camada ATM
- Adição e remoção do cabeçalho
- Chaveamento e encaminhamento
- É o coração do ATM
- Campos VPI e VCI do cabeçalho
- Meio Físico contém VPI que contém VCI
97- No exemplo
- LV1 Dados TCP/IP
- LV2 Vídeo
- LV3 Back-Up
- LV4 Outros Dados
LV4
LV3
LV2
LV1
98Camada Adaptação
- Classes de Serviço
- Os tipos de AAL
99Classes de Serviço
- A AAL utiliza os serviços das camadas inferiores
para oferecer serviços com características
específicas (classes)
100Classes de Serviço
- Atributos permitem modificações no tipo de
serviço - VBR ou CBR
- Presença do Sincronismo
- Cada serviço específico é oferecido por um tipo
de AAL
101Camada de Adaptação
- Classes de Serviço
- Os tipos de AAL
- AAL 0 - não existe
- AAL 1 - realiza serviços classe A
- AAL 2 - realiza serviços classe B - não é
utilizada atualmente - AAL 3/4 - realiza serviços classes C e D. Foram
combinadas durante a definição - AAL 5 - realiza serviços das classes C e D, porém
de forma mais simples
102Interligação de redes
- Difusão X ATM
- As camadas superiores
- A emulação de LAN
103Difusão X ATM
- A difusão nas redes convencionais
- Existe conexão em redes convencionais ?
- A conexão nas redes ATM
- Existe difusão em redes ATM ?
104A Difusão nas Redes
Intenção X Realidade
- Informações colocadas por uma estação são
recebidas por todas as outras - Prejuízo para o desempenho coletivo
- Facilidade para tráfego broadcast
- Orientação à conexão é garantida por protocolos
de camadas superiores
105Sup. à Conexão ATM
- Premissa Básica
- Comunicação ocorre através de links virtuais
previamente estabelecidos entre as estações
envolvidas - Agora é a difusão que deve ser garantida por
dispositivos adicionais - N x N conexões seria simples, mas dispendioso
- Deixar isto a cargo da estação seria problemático
106Agenda
- Difusão X ATM
- As camadas superiores
- A emulação de LAN
107As camadas superiores
?
- Sobre a camada AAL podem existir serviços
fim-a-fim - Compatibilidade com a camada de transporte
- Protocolos de camada de transporte, como o TCP,
são implementáveis - Teríamos uma pilha de protocolos bastante
eficiente
AAL
ATM
Física
108As camadas superiores
?
- Sobre a camada AAL podem existir serviços
fim-a-fim - Compatibilidade com a camada de transporte
- Protocolos de camada de transporte, como o TCP,
são implementáveis - Teríamos uma pilha de protocolos bastante
eficiente
AAL
ATM
Física
109As camadas superiores
Esquecer o IP ?
- Porque não implementar ?
- Protocolos de camada 3, como o IP, são
mundialmente conhecidos - Na prática, implementações do IP são utilizadas
- Normatização da IETF
- Performance aceitável
- Problema básico é o tamanho do pacote IP
- Chega-se à ordem de 90
110As camadas superiores
?
- O que se faz na prática ?
- LAN Emulation (MAC sobre AAL)
- IP sobre a AAL
- Chamado de IP sobre ATM
- Como o desenvolvimento deve ser específico, foi
escolhido o IP, que é um protocolo de grande
aceitação
AAL
ATM
Física
111Agenda
- Difusão X ATM
- As camadas superiores
- A emulação de LAN
112A emulação de LAN
- Objetivos
- A implementação
- As entidades
- E o contrário ? (Emulação do ATM)
113LAN Emulation - Objetivos
- Garantir portabilidade para o ATM
- ATM pode ser implantado em redes já existentes
- Tecnologia aplicada aos pontos críticos
- Integração entre redes convencionais e o ATM
- Rede ATM funcionando como backbone
- Os limites das redes convencionais são
ultrapassados - Implementação de Redes Virtuais
- Com ATM, acaba-se o grupo associado à localização
geográfica
114Implementação
115Implementação
Rede
AAL
LLC
MAC
ATM
Física
Física
116Implementação
Rede
AAL
LLC
Aqui estão as redes convencionais
MAC
ATM
Física
Física
117Implementação
Rede
AAL
LLC
MAC
ATM
Física
Física
118Implementação
Rede
ATM-MAC
AAL
LLC
MAC
ATM
Física
Física
119Implementação
Rede
LLC
ATM-MAC
AAL
MAC
ATM
Física
Física
120LAN Emulation - As entidades
- O LEC (Lan Emulation Client)
- Implementado na camada ATM-MAC
- Transforma endereços de enlace (MAC) em links
virtuais ATM - O LES (Lan Emulation Server)
- É o coração do LAN Emulation
- Registra os endereços MAC e links virtuais ATM
- O BUS (Broadcast and Unknown Server)
- Estabelece conexões com todas as estações
- Permite o envio de mensagens de
multicast/broadcast
121E o contrário ?
- Novidade !
- Chama-se de ATM Emulation
- Permite o uso de aplicações ATM sobre redes
convencionais - Conectividade não, Interoperabilidade
122Dúvidas ?
LogicSoft
- Marco Antônio C. Câmara
- Tel. (071) 351-1264
- FAX (071) 351-1460
- email mcamara_at_svn.com.br
123Detalhes ?
Bibliografia - Livros (inglês)
- Data Communications, Networks, and Systems
- Thomas C. Bartee
- SAMS
- ATM User-Network-Interface Specification
- ATM Forum
- Prentice Hall
- LAN Troubleshooting Handbook
- Mark A. Miller
- MT Books
- Emerging Communications Technologies
- Uyless Black
- Prentice Hall
124Detalhes ?
Bibliografia - Livros (port.)
- Redes de Computadores
- 2a.Edição - Editora Campus
- Luis Fernando Gomes Soares
- Guido Lemos
- Sérgio Colcher
- Redes de Computadores
- Andrew S. Tanenbaum
- Editora Campus
125Detalhes ?
A maior e melhor de todas as bibliografias ...
126Avaliação das tecnologias de Redes de Alta
Velocidade
Exponet97
Marco Antônio Chaves Câmara
LogicSoft
LS