Rede de Computadores II

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1 Rede de Computadores II Slide 1

2 Roteamento Determinar o melhor caminho a ser tomado da origem até o destino. Se utiliza do endereço de destino para determinar a melhor rota. Roteador default, é o roteador ligado diretamente ao host (roteador do primeiro salto); Caminho de menor custo, é o caminho cuja soma do custo dos enlaces que ele percorre apresentam o menor valor; Caminho mais curto, o caminho com o menor número de saltos (roteadores); Slide 2

3 Tipos de Algoritmos de Roteamento Global Calcula o caminho de menor custo entre uma fonte e um destino usando conhecimento completo e global sobre a rede; Também denominado algoritmo de estado de enlace (Link State LS); Tem de possuir informações completas sobre a conectividade e o custo dos enlaces; Descentralizado O cálculo é realizado de forma distribuída e iterativa; Não se tem conhecimento dos custos de todos enlaces da rede; Baseia-se na troca de informações com o nó vizinho para cálculo da rota; Também denominado algoritmo de vetor de distâncias (Distance- Vector algorithm DV). Slide 3

4 Tipos de Algoritmos de Roteamento Algoritmos de Roteamento Estáticos Tabelas fixas; Alteradas de forma manual com pouca frequência; Algoritmos de Roteamento Dinâmicos As rotas são alteradas à medida que mudam as cargas de tráfego ou a topologia da rede; Slide 4

5 Congestionamento Congestionamento, ocorre quando há mais pacotes a serem transmitidos do que a rede pode suportar. Slide 5

6 A 10 Mbits/s Ethernet multiplexação estatística C B fila de pacotes esperando pelo enlace de saída 1.5 Mbits/s 45 Mbits/s D E Slide 6

7 Causas... Rede de Computadores II Congestionamento link, roteadores, gargalos... O Aumento de buffers resolve? O controle de fluxo se baseia no tráfego ponto a ponto entre um determinado transmissor e um determinado receptor e exige alguma forma de retroalimentação (feedback). Slide 7

8 Controle de Congestionamento X Controle de Fluxo Controle de Congestionamento Questão que envolve o comportamento dos terminais e roteadores da rede, com o objetivo de garantir que a rede seja capaz de dar conta do tráfego gerado. Controle de Fluxo Questão que envolve apenas tráfego ponto-a-ponto, entre um emissor e um receptor, com o objetivo de garantir que o emissor não gere dados a uma taxa que o receptor não é capaz de consumir. Slide 8

9 Principios de Controle de Congestionamento Loops Abertos (prevenção) Tentam resolver o problema com um bom projeto, para, a princípio, garantir que nunca ocorrerão. decidir quando aceitar novo tráfego decidir quando descartar pacotes e quais pacotes descartar tomar decisões de escalonamento em vários pontos da rede Slide 9

10 Principios de Controle de Congestionamento Loops Fechados (detecção e correção) Acontece em três fases: Monitoramento do sistema; Envio de informações; Ajuste da operação do sistema para corrigir o problema. Slide 10

11 Loops Fechados Várias unidades métricas podem ser usadas para monitorar a sub-rede quanto à ocorrência de congestionamentos. Percentual de pacotes descartados nos buffers Tamanho médio das filas dos buffers Número de pacotes retransmitidos por timeout Atraso médio dos pacotes Desvio padrão de atraso dos pacotes Slide 11

12 A segunda etapa do loop de retroalimentação é transferir informações sobre o congestionamento do ponto em que o fenômeno é detectado para o ponto em que algo pode ser feito em relação a ele. Pode ocorrer o aumento de carga no momento em que é necessária a sua diminuição! Outra abordagem é fazer com que os hosts e roteadores enviem pacotes de sondagem, para averiguar a existência de congestionamento. Slide 12

13 Políticas de Prevenção de Congestionamento Transporte Política de retransmissão Política de cache fora de ordem Política de de confirmação Política de controle de fluxo Determinação de timeout Rede Política de descarte de pacotes Algoritmo de roteamento Gerenciamento da duração do pacote Enlace de dados Política de retransmissão Política de cache fora de ordem Política de Slide 13

14 Controle de Congestionamento Cada roteador pode monitorar facilmente a utilização de suas linhas de saída e de outros recursos. Cada roteador pode manter uma variável u, para cada enlace, refletindo o percentual de utilização desse enlace. Se o valor de u passar um limite estabelecido (threshold), o enlace entra em estado de alerta Slide 14

15 bit de Advertência Seta um bit especial no cabeçalho da mensagem. No receptor, a entidade de transporte copia o bit no ACK enviado de volta para o emissor. Problema dessa estratégia Tempo necessário para a informação retornar ao emissor. Slide 15

16 Pacotes Reguladores O roteador envia um pacote regulador (choke packet) diretamente ao host de origem, informando o destino encontrado no pacote. O pacote é rotulado (bit no cabeçalho) para não gerar mais pacotes desse tipo no caminho de volta. O emissor reduz a taxa de envio de pacotes para esse destino até as condições melhorarem Uma variação é usar outros sinais (ao invés do percentual de utilização do enlace): tamanho da fila do buffer ou Colegiado utilização de Engenharia de do Computação buffer. Slide 16

17 Pacotes Reguladores hop a hop O pacote regulador passa a ter efeito em todo o hop que ele passa, aumentando o tamanho dos buffers nesses hops. Alívio mais imediato do ponto de congestionamento. Slide 17

18 Slide 18

19 Escoamento de Carga Um roteador inundado, escolhe os pacotes que irá redirecionar. A decisão sobre quais pacotes descartar pode depender da aplicação: em aplicações de transferência de arquivos, um pacote velho é mais importante que um pacote novo em aplicações de áudio e vídeo, um pacote novo é mais importante que um pacote velho em aplicações de transferência de documentos com imagens e texto, perder uma linha de pixels de uma figura é melhor que perder uma linha de texto Slide 19

20 Detecção Aleatória Prematura RED Random Early Detection Descarte antecipado de pacotes Tratar o problema de congestionamento assim que ele apresentar sinais, descartando pacotes antes que o espaço do buffer fique saturado. Leva em conta o fato de ser aplicado em redes cabeadas, onde a perda de pacotes acontece principalmente devido ao estouro dos buffers, ao invés de erros de transmissão, e a resposta normalmente é reduzir a taxa de envio. Slide 20

21 Detecção Aleatória Prematura A idéia de antecipar o descarte de pacotes é ter tempo para a ação causar efeito a tempo de resolver o problema. Mas, como avisar o emissor que o seu pacote foi descartado? Uma forma é enviar um pacote regulador de alerta. Uma alternativa é descartar o pacote e não avisar. Slide 21

22 Controle de Flutuação (jitter( jitter) Para aplicações de áudio e vídeo não faz muito diferença se o atraso no tempo de entrega dos pacotes é de 10mseg ou 20mseg, desde que o trânsito seja constante. A variação, ou desvio padrão, no tempo de entrega dos pacotes é chamada de flutuação (jitter). Valores altos de jitter (ex. variações entre 10mseg e 20mseg) ocasionam perda da qualidade da informação recebida. Slide 22

23 Jitter == lag Slide 23

24 Controle de Flutuação (jitter( jitter) Quando um pacote chega no roteador, o seu tempo é verificado e o pacote é rotulado se ele está adiantado ou atrasado em relação ao tempo previsto. O roteador da prioridade para os pacotes atrasados e posterga a transmissão de pacotes adiantados. Em aplicações de vídeo sob demanda, o jitter pode ser eliminado colocando os dados em um buffer no receptor e repassando-os em seguida para a aplicação. Slide 24

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