Interligação de Redes

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1 REDES II HETEROGENEO E CONVERGENTE Interligação de Redes

2 Conceito Redes de ComputadoresII Interligação de Redes Quando estações de origem e destino encontram-se em redes diferentes, deve-se considerar cada rede como um meio de comunicação por onde deverão transitar as mensagens até as estações intermediárias (de trânsito) ou a estação final da rede de destino. As estações intermediárias são vias especiais que têm como função a interligação física e lógica entre duas ou mais redes: os chamados gateways (passarelas). Redes II - Heterogêneo e Convergentes 2

3 Conceito Redes de ComputadoresII Quando mensagens são deslocadas de uma rede para outra, conversões de protocolo se fazem necessárias. Os gateways são classificados conforme o maior nível de protocolo convertido. Nível Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico Nome dado ao gateway Gateway de Aplicação Gateway de Apresentação Gateway de Sessão Gateway de Transporte Gateway de Rede (Roteador) Ponte (bridge) Repetidor Redes II - Heterogêneo e Convergentes 3

4 Redes de ComputadoresII - Repetidores Repetidores fazem amplificação e/ou recuperação copiando bits individualmente entre segmentos de cabo. Os repetidores são utilizados, geralmente, para a interligação de duas ou mais redes idênticas. Em redes em anel caberá ao repetidor a retirada dos quadros. Em redes que utilizam contenção caberá ao repetidor também a função de detecção de colisão e retransmissão. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 4

5 Redes de ComputadoresII - Pontes Pontes armazenam e retransmitem quadros de dados de enlace entre diversas LAN. Os quadros são recebidos, passados à camada de enlace que verifica seus FCS e os repassa à camada física para transmissão à outra rede. A ponte atua nos protocolos a nível de enlace. Ao contrário dos repetidores, as pontes só repetem os pacotes destinados às redes que interligam ou que devem passar pelas redes que interligam até chegarem ao seu destino final. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 5

6 Redes de ComputadoresII - Pontes Pontes podem copiar indistintamente pacotes IP, IPX ou OSI enquanto os roteadores só podem copiar pacotes dos protocolos para os quais estão destinados. As organizações utilizam pontes nas suas redes locais pelas seguintes razões: Os Departamentos podem adotar redes diferentes umas das outras. A organização pode estender-se por vários edifícios. A acomodação da carga de trabalho pode tornar necessário dividir a rede em varias redes menores. A distância física entre máquinas mais afastadas pode ser excessiva. A divisão da rede pode trazer maior confiabilidade. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 6

7 Redes de ComputadoresII - Pontes A divisão da rede pode trazer maior segurança Redes II - Heterogêneo e Convergentes 7

8 Redes de ComputadoresII - Pontes Para desempenhar seu papel, as pontes realizam pelo menos três funções: filtro de entrada, no sentido de receber apenas os pacotes endereçados às redes por elas ligadas direta ou indiretamente (através de mais de uma ponte em série); armazenamento, no transporte de um quadro de uma rede para outra; transmissão como em um repetidor comum. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 8

9 Redes de ComputadoresII Roteadores Roteadores são dispositivos semelhantes às pontes que funcionam na camada de rede. Frequentemente permitem o uso de diversos protocolos nas diversas redes que a eles se conectam. Na prática é comum a confusão entre pontes e roteadores. A verdadeira diferença entre eles é que as pontes examinam apenas os cabeçalhos dos quadros de enlace enquanto os roteadores examinam os cabeçalhos dos pacotes da camada de rede. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 9

10 Redes de ComputadoresII Interligação de Redes Acredita-se que sempre haverá uma variedade de redes com características (e protocolos) distintos por vários motivos. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 10

11 Redes de ComputadoresII Redes II - Heterogêneo e Convergentes 11

12 Redes de ComputadoresII Redes II - Heterogêneo e Convergentes 12

13 Redes de ComputadoresII Camada de Enlace Conexão inter-redes Encontramos pontes e switches, eles podem aceitar quadros, examinar os endereços MAC e encaminhar os quadros para uma rede diferente, enquanto executam uma conversão de protocolos secundária no processo. Por exemplo, a conversão de Ethernet para FDDI ou Exemplo de FDDI : Redes II - Heterogêneo e Convergentes 13

14 Redes de ComputadoresII - FDDI A saber mais sobre FDDI Redes II - Heterogêneo e Convergentes 14

15 Redes de ComputadoresII Camada de Rede Conexão inter-redes Temos roteadores que podem conectar duas redes. Se duas redes tiverem camadas de rede distintas, talvez o roteador seja capaz de realizar a conversão entre os formatos de pacotes, embora a conversão de pacotes agora seja cada vez mais rara. Um roteador que pode manipular vários protocolos é chamado roteador multiprotocolo. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 15

16 o o Redes de ComputadoresII Conexão inter-redes Camada de Transporte Encontramos gateways de transporte, que podem fazer a interface entre duas conexões de transporte. Por exemplo, um gateway de transporte poderia permitir que os pacotes fluíssem entre uma rede TCP e uma rede SNA, que tem um protocolo de transporte diferente, essencialmente unindo uma conexão TCP a uma conexão SNA. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 16

17 Redes de ComputadoresII Conexão inter-redes o Camada de Aplicação o Os gateways (porta de entrada) de aplicação convertem a semântica das mensagens. Gateways situados entre o correio eletrônico da Internet (RFC 822) e o correio eletrônico X.400 devem analisar as mensagens de correio eletrônico e alterar diversos campos de cabeçalho. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 17

18 Redes de ComputadoresII Interligação de redes sem conexão Redes II - Heterogêneo e Convergentes 18

19 Redes de ComputadoresII Por isso, raramente se utiliza a conversão... A não ser que os dois formatos sejam muito semelhantes e tenham os mesmos campos de informações, essas conversões sempre serão incompletas e, com frequência, estarão condenados a fracassar. Problema do endereçamento entre redes distintas. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 19

20 Soluções: Redes de ComputadoresII Roteadores multiprotocolo Banco de dados de endereços Pacote inter-rede universal Redes II - Heterogêneo e Convergentes 20

21 Redes de ComputadoresII Túnel Redes II - Heterogêneo e Convergentes 21

22 Redes de ComputadoresII Roteamento inter-redes Em cada rede é usado um protocolo de gateway interior (Interior Gateway Protocol IGP) Entre as redes é usado um protocolo de gateway exterior (exterior gateway protocol). Por serem independentes umas das outras, com frequência cada rede de uma inter-rede é denominada sistema autônomo (AS - Autonomous System). Redes II - Heterogêneo e Convergentes 22

23 Redes de ComputadoresII Roteamento inter-redes Redes II - Heterogêneo e Convergentes 23

24 Redes de ComputadoresII Roteamento inter-redes Uma das diferenças entre o roteamento interredes e o roteamento intra-rede é que, em geral, o primeiro pode exigir que sejam cruzados fronteiras internacionais. Outra diferença é o custo. Em geral, quando a rede é simples, aplica-se um único algoritmo de tarifação. Entretanto, diferentes redes podem ser gerenciadas de formas distintas, e uma rota pode ser menos dispendiosa que outra. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 24

25 Redes de ComputadoresII Fragmentação Cada rede impõe um tamanho máximo a seus pacotes. Dentre as principais causas para essa limitação, temos: o o o o o o Hardware (o tamanho de um quadro Ethernet). Sistema operacional (todos os buffers têm 512 bytes). Protocolos (o número de bits do campo de tamanho do pacote). Compatibilidade com algum padrão (inter)nacional. Desejo de reduzir de alguma forma as retransmissões provocadas por erros. Desejo de evitar que um pacote ocupe o canal por muito tempo. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 25

26 Redes de ComputadoresII Fragmentação o A única solução para o problema é permitir que os gateways (porta de entrada) dividam os pacotes em fragmentos enviando cada fragmento como um pacote de inter-rede separado. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 26

27 Redes de ComputadoresII Fragmentação Redes II - Heterogêneo e Convergentes 27

28 Redes de ComputadoresII A camada de rede na Internet Redes II - Heterogêneo e Convergentes 28

29 Redes de ComputadoresII Intel Protocol - IP Redes II - Heterogêneo e Convergentes 29

30 Redes de ComputadoresII Endereçamento Redes II - Heterogêneo e Convergentes 30

31 Redes de ComputadoresII Endereçamento Redes II - Heterogêneo e Convergentes 31

32 Redes de ComputadoresII Endereçamento Redes II - Heterogêneo e Convergentes 32

33 Redes de ComputadoresII Network Address Translation (NAT) Redes II - Heterogêneo e Convergentes 33

34 Gateways Redes de ComputadoresII Os gateways são classificados em: gateways conversores de meio (mediaconversion gateway); gateways tradutores de protocolos (protocoltranslation gateway). Redes II - Heterogêneo e Convergentes 34

35 Redes de ComputadoresII Os gateways conversores de meio são os mais simples. Suas funções resumem-se em: Receber um pacote do nível inferior. Tratar o cabeçalho inter redes do pacote, descobrindo o roteamento necessário. Construir novo pacote com novo cabeçalho inter redes, se necessário. Enviar esse novo pacote ao próximo destino. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 35

36 Redes de ComputadoresII Esse tipo de gateway da camada de rede é também chamado de roteador. Esse tipo de gateway da camada de rede é também chamado de roteador. Os gateways tradutores de protocolos são mais utilizados em inter redes que utilizam circuitos virtuais passo a passo. Eles atuam traduzindo mensagens de uma rede, em mensagens da outra rede, com a mesma semântica de protocolo. As dificuldades na tradução dos protocolos tornam tais gateways bastante complexos e de difícil realização. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 36

37 Redes de ComputadoresII Um exemplo de gateway TCP/IP - SNA Redes II - Heterogêneo e Convergentes 37

38 Interligação de Redes Comutação de circuito Uma rede de circuito comutado estabelece um circuito (ou canal) dedicado entre nós e terminais antes da comunicação dos usuários. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 38

39 Interligação de Redes Comutação de pacotes As redes de comutação de pacotes não exigem o estabelecimento de um circuito, permitindo a comunicação de muitos pares de nós no mesmo canal. Os switches em uma rede comutada por pacote (PSN) determinam que link o pacote deve ser enviado em seguida a partir das informações de endereçamento em cada pacote. Há duas abordagens para essa determinação de link, sem conexão ou orientada por conexão. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 39

40 Interligação de Redes Opções de Conexões WAN Redes II - Heterogêneo e Convergentes 40

41 Interligação de Redes PSTN Uma PSTN (rede telefônica pública comutada) é uma rede comutada por circuitos tradicional otimizada para comunicação de voz em tempo real. Quando você liga para alguém, você fecha uma chave ao discar e estabelece um circuito com o outro participante. A PSTN garante a Qualidade do Serviço (QoS) ao dedicar o circuito à sua chamada até que você desligue o telefone. Se você e o seu interlocutor estiverem falando ou em silêncio, você continuará a usar o mesmo circuito até desligar. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 41

42 Interligação de Redes Por fim, as redes sem fio constituem uma área nova com uma variedade de protocolos. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 42

43 Interligação de Redes Interligação na Camada de Rede Uma importante diferença entre o caso COMUTADO e o ROTEADO. Com um Switch, o quadro inteiro é transportado, de acordo com seu endereço MAC. Com o Roteador, o pacote é extraído do quadro e o endereço contido no pacote é usado com o objetivo de definir para onde enviá-lo. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 43

44 Interligação de Redes Circuitos Virtuais Concatenados. São possíveis dois estilos de interligação de redes: Interligação de redes com o uso de circuitos virtuais concatenados. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 44

45 Interligação de Redes Circuitos Virtuais Concatenados. É estabelecida uma conexão para um host de uma rede distante, a sub-rede percebe que o destino é remoto e cria um circuito virtual até o roteador mais próximo à rede de destino. Em seguida, ele constrói um circuito virtual desse roteador até um gateway exterior (roteador multiprotocolo). Esse gateway registra a existência do circuito virtual em suas tabelas e continua a construir um outro circuito virtual até o roteador da próxima sub-rede. Esse processo continua até que o host de destino tenha sido alcançado. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 45

46 Interligação de Redes Circuitos Virtuais Concatenados. A principal característica dessa estratégia é que a sequencia de circuitos virtuais é estabelecida entre a origem e o destino passando por um ou mais gateways. Cada gateway mantém tabelas que informam quais circuitos virtuais passam por ele, para onde devem ser roteados e qual é o numero do novo circuito virtual. Os circuitos virtuais concatenados também são comuns na camada de transporte. Particularmente, é possível criar um canal de bits usando a SNA, que termina em um gateway, e ter uma conexão TCP do gateway até o próximo gateway. Assim criar um circuito virtual fim a fim. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 46

47 Interligação de Redes Circuitos Virtuais Concatenados. Inter-rede de datagramas. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 47

48 Interligação de Redes Inter-rede de datagramas. Neste modelo o único serviço que a camada de rede oferece à camada de transporte é a capacidade de inserir datagramas na sub-rede. Esse modelo não exige que todos os pacotes pertencentes a uma conexão percorram a mesma sequencia de gateway. Os datagramas enviados do host1 ao host2 são mostrados seguindo diferentes rotas na inter-rede. Em seguida é tomada uma decisão de roteamento especifica para cada pacote. Esse modelo não é tão simples como parece, não é possível que um pacote de uma rede transite por outra. Raramente há conversão de formato de protocolo. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 48

49 Interligação de Redes Inter-rede de datagramas. Outro problema é o endereço, um pacote IP sendo enviado para uma rede SNA. Os endereço IP e SNA são diferentes. Seria necessário fazer um mapeamento entre os endereços IP e SNA em ambos os sentidos. Além disso, o conceito é endereçável são diferentes, No IP, os hosts têm endereços. Na SNA, entidades diferentes de hosts também podem ter endereços. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 49

50 Interligação de Redes Inter-rede de datagramas. Para a interligação de redes o modelo de datagramas é superior ao modelo de circuitos virtuais concatenados. Uma das principais vantagens da estratégia de datagramas para a interligação de redes é que ela pode ser usada em sub-redes que não usam circuitos virtuais. Muitas LANs, redes móveis (por exemplo, as que funcionam em aeronaves e navios) e até mesmo WANs se enquadram nessa categoria. Redes II - Heterogêneo e Convergentes 50

51 Redes II Heterogêneo e Convergentes Dúvidas Redes II - Heterogêneo e Convergentes 51

52 BIBLIOGRAFIA Redes II - Heterogêneo e Convergentes 52

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