Redes de Computadores

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1 Inrodução Ins iuo de Info ormáic ca - UF FRGS Redes de Compuadores Conrole de fluxo Revisão ula 07 Comunicação em um enlace envolve a coordenação enre dois disposiivos: emissor e recepor Conrole de fluxo: Define quanos dados um emissor pode enviar anes de esperar uma confirmação (ack) do recepor Esá relacionado com capacidade de buffer do recepor Conrole de erros: O que fazer quando apenas se deeca erros? Descare do quadro seguido de reransmissão, porém, o QUE reransmiir, COMO e QUNDO? Redes de Compuadores Conrole de fluxo Quesões imporanes Mecanismo de rero-alimenação que informa a fone (emissor) a capacidade de recepção do desino (recepor) Objeivo é eviar perda de dados d por esouro em buffers de recepção Mecanismos básicos: sop-and-wai e janela deslizane nálise considerando d ransmissão sem erros (por enquano) Todos os quadros são ransmiidos com sucesso Nenhum quadro é perdido Nenhum quadro possui erros Ordem de chegada é igual a ordem de emissão Caracerísica do enlace: half-duplex versus full-duplex Duração da ransmissão de um quadro depende: do sinal no meio Função da disância a ser percorrida e da velocidade de propagação Tempo de duração do quadro Função do amanho do quadro e do empo de propagaçãop Quanidade de dados (quadros) que o emissor pode enviar anes de ser obrigado a parar de ransmiir Próxima aula será analisado o que ocorre se houver erros Redes de Compuadores 3 Redes de Compuadores 4

2 Caracerísica do enlace Duração da ransmissão Enlace half-duplex Os disposiivos podem ransmiir e receber dados comunicação é bidirecional, i porém NÃO PODE haver ransmissões simulâneas. Comparilhado e o sinal é difundido em odo o meio Enlace full-duplex Os disposiivos podem ransmiir e receber dados comunicação é bidirecional e PODE haver ransmissões simulâneas Meio dedicado enre um disposiivo e ouro Soma do empo de propagação ( p ) com a duração do quadro ( q ) Tempo oal da ransmissão = 1 = d / v disância d v ( p ) Tempo de duração do quadro ( q ) L q R Onde, L: amanho do quadro em bis 1 R: axa de ransmissão (bis/sec) V m/s para meios guiados Redes de Compuadores 5 Redes de Compuadores 6 Exemplo: IEEE 80.3 (padrão original) Quanidade de dados Padrão define: Taxa de ransmissão de 10 Mbps 0.1μs por bi Diâmero da rede: 500 m, composo por 5 segmenos de aé 500 m, inerligados por quaro repeidores Maior disância enre dois disposiivos Cabo coaxial (empo de propagação = 5.6 μs, incluindo os 4 repeidores ) Quadro mínimo igual a 64 byes (51 bis) 500 m e 5.6 μs x = q + p = 51. μs μs = 76.8 μs L us q R Objeivo é não provocar esouro de buffer no recepor Conrole de fluxo Proocolos de conrole de fluxo Conrola a quanidade de dados que pode ser enviada anes do ransmissor ser obrigado a parar de ransmiir Duas esraégias Sop and wai Janela deslizane Redes de Compuadores 7 Redes de Compuadores 8

3 Proocolo de conrole de fluxo sop-and-wai nálise de desempenho: sop-and-wai Emissor só pode enviar um quadro i depois de er recebido a confirmação da recepção do quadro i -1 Definição i de dois ipos de quadros: quadro de dados d e quadros de conrole (CK) O empo oal para enviar um quadro e receber um ack é dado por: T prop quadro proc prop ack proc 1 1 Tempo de propagação CK CK CK CK s seas represenam quadros e não bis, porano, os gráficos acima não mosram a duração dos quadros. segura a ransmissão Pode ser aproximado por: T prop quadro Eficiência da uilização do meio é: U quadro prop quadro fazendo a prop quadro Tempo de ransmissão Do quadro em si 1 U a 1 Redes de Compuadores 9 Redes de Compuadores 10 nálise do méodo sop-and-wai Melhorias para o sop-and-wai Exemplo: Canal de 1 Mbps, empo de propagação =, e quadro de 1000 bis q = 1000 bis * 1 s = ; p = 1ms; oal = ms Considerando o q do ack desprezível, se em uma ransmissão a cada 3 ms (. p + q ) Enão, o canal de 1 Mbps apresena um desempenho de 333,33.. Kbps!!! Enviar mais de um quadro anes de esperar o ack Explorar capacidade full-duplex para enviar quadros sem esperar o ack Inconvenienes do Sop-and-wai Subuiliza o meio de ransmissão Comunicação é sempre half-duplex mesmo quando o meio permie full-duplex Problema do sop-and-wai é er apenas um quadro em rânsio, por vez. Tempo de ransmissão do quadro Tempo de ransmissão do quadro Redes de Compuadores 11 Redes de Compuadores 1

4 Envio de n quadros Envio de n quadros coninuamene Exemplo: 1 Mbps, quadro 1000 bis, prop = 1ms 3 ms 1000 bis em 3 ms (axa 333,333 Kbps) 5 ms 3000 bis em 5 ms (axa 600 Kbps) Quesão: Porque simplesmene não aumenar o amanho do quadro? 3 ms Exemplo: 1 Mbps, quadro 1000 bis, prop = 1ms 3 ms 3000 bis em 3 ms (axa 1 Mbps) Possível quando: houver dados d suficienes i para enviar se obém um efeio pipeline Transmie quadro de dados i+1 anes de receber ack do i Meio permiir full duplex o receber o CK é possível reaproveiar o buffer e enviar um quadro novo Redes de Compuadores 13 Redes de Compuadores 14 Proocolo de conrole de fluxo por janela deslizane Implemenação da janela deslizane Permie a origem enviar q quadros sem esperar pela confirmação (ack) do desino Necessário que o desino informe sua capacidade d de absorção de quadros Número de quadros enviados não deve ulrapassar capacidade de buffer do desino Princípio básico: Numerar sequencialmene (módulo N) os quadros a serem ransmiidos capacidade inicial da janela (buffer) é N, depois vai sendo ajusado conforme quadros são enviados e confirmados pelo recepor Informar coninuamene a capacidade de absorção de quadros do desino Conrolar os quadros enviados e recebidos Dois ipos de quadros Quadro de dados: informação e número de seqüência Quadros de conrole: Receive Ready (RR n) e Receive NoReady (RNR n) Numeração sequencial usando k bis (0 a k -1 ) Limiação em k bis fornece o efeio módulo (e.g. k=; 0, 1,, 3, 0, 1,, 3) Semânica dos quadros de conrole: RR n: recebi aé o quadro n-1; pode enviar o quadro n RNR n: recebi aé o quadro n-1; mas não esou prono para receber o quadro n RR e RNR em efeio eo acumulaivo ua Redes de Compuadores 15 Redes de Compuadores 16

5 Exemplo funcionameno janela deslizane (sem erros) Janela deslizane no youube janela Emissor janela Recepor Simulação da janela deslizane hp:// Q0 Q1 Q Q3 Q0 RR Redes de Compuadores 17 Redes de Compuadores 18 Implemenação janela deslizane nálise de desempenho: janela deslizane r. Ca arissimi -7-ma Quadros enviados e confirmados Quadros enviados e não confirmados OU que podem ser enviados Quadros recebidos e confirmados S F S i S L 7 Quadros a serem recebidos OU recebidos e ainda não confirmados 0 S F : primeiro quadro não confirmado S i : quadro recenemene enviado (F i L) S L : úlimo quadro possível de ser enviado R F : primeiro quadro possível de ser recebido R i : janela de recepção (F i L), i. é, quanidade de quadros disponíveis (buffer) R L : úlimo quadro possível de ser recebido R F R i R L Redes de Compuadores 19 O uso do canal depende do amanho da janela e do parâmero a Relação enre o empo de propagação e o empo de duração do quadro a q prop quadro Também pode ser viso como a capacidade em bis para preencher odo o meio em relação ao amanho do quadro (L), dado por: d / v d a R L / R v. L Desempenho se raduz pela quanidade de bis no meio Tempo de ransmissão é W = n * quadro Se preencher meio obém eficiência de 100% Redes de Compuadores 0

6 nálise de desempenho: janela deslizane (con.) Supondo quadro =1, em-se a = propagação pois a = propagação / quadro. Oura forma de ver (eficiência = 1) p pgç Se: Normalizando empo de duração quadro = 1 enão a = empo de propagação Caso 1: W a + 1 O ack de um quadro i é recebido anes da capacidade da janela er se esgoado, ou seja, é possível enviar coninuamene Caso : W < a + 1 O emissor esgoa sua capacidade de ransmissão em = W, ou seja, não pode ransmiir mais quadros aé receber um ack eficiência 1 para W para a 1 W a 1 W a 1 Redes de Compuadores 1 = 0 = 1 = = a = a+1 = a+1 a unidades de empo Quadro 1 Quadro Quadro 1 Quadro a Quadro (a-1) Quadro Quadro 1 Quadro (a+1) Quadro a Quadro 3 Quadro Quadro (a+1) Quadro a Quadro a+3 Quadro a+ ck W a+1 ck Redes de Compuadores Oura forma de ver (eficiência < 1) Supondo quadro =1, em-se a = propagação pgç pois a = propagação / quadro. Piggybacking g = 0 = 1 = = a = a+1 = a+1 a unidades de empo Quadro 1 Quadro Quadro 1 Quadro a Quadro (a-1) Quadro Quadro 1 Quadro (a+1) Quadro a Quadro 3 Quadro Meio vazio ck ck Quadro W Quadro a+3 Quadro a+ W< a+1 Redes de Compuadores 3 Oimização quando há dados sendo ransmiidos nos dois senidos Envio da confirmação (RR n ou RNR n) juno com dados Se não exise dados a serem enviados, se envia quadro RR n (RNR n) Se exise dados a serem enviados, mas não exise ainda uma confirmação a ser enviada, reenvia (repee) o úlimo RR n ou RNR n. <Q0; RR0> <Q0; RR0> <Q0; RR1> <Q1; RR0> <Q1; RR1> <Q0; RR> <Q1; RR0> <Q; RR0> Redes de Compuadores 4

7 Leiuras complemenares p Sallings, W. Daa and Compuer Communicaions (6 h ediion), Prenice Hall Capíulo 7, seção e Tanenbaum,. Redes de Compuadores (4 a edição), Ediora Campus, 003. Capíulo 3, seções 3.3 e 3.4 Velocidade de propagação (v): Disância que um sinal percorre em um segundo (e.g. 3x10 8 m/s para a luz) (): Tempo necessário para um sinal (bi) viajar de um pono a ouro Obviamene é função da disância a ser percorrida = 1 = d / v disância d v Redes de Compuadores 5 Redes de Compuadores 6 Duração emporal de um quadro Uma consaação Função do amanho do quadro (bis) e da axa de ransmissão (bps) Dado por L/R, onde L é amanho do quadro e R a axa de ransmissão Tempo oal de ransmissão (s) Duração do quadro + empo de propagação Tempo oal da ransmissão Tempo de duração do quadro Ex. IEEE80.3: Tempo para envio de um quadro de amanho mínimo = 76.8 μs 10 Mbps 0.1μs por bi Quadro com 64 byes 64 byes x 8 bis x 0.1 μs = 51. μs p/ 500 m de cabo coaxial = 5.6 μs Redes de Compuadores 7 Considerando prop = 15 ms, para quadros de 1000 byes (8000 bis) em uma rede de 1 Gbps. Dados 15 ms Dados 15 ms ms ms ms ms ack ms 15 ms ms ms ms ack 15 ms ms (obs.: diagramas fora de escala) (a) (b) Redes de Compuadores 8

8 Uma melhoria: enar fazer um ipo de pipeline pp nálise do méodo sop-and-wai ack ack 9 ack 8 ack 7 ack 6 5 Resulado: canal esá sempre ocupado Para isso é necessário que: Se enha capacidade buffer Canal seja full-duplex Tempo de ransmissão Do quadro em si Problema do sop-and-wai é er apenas um quadro em rânsio, por vez. Inconvenienes do Sop-and-wai Subuiliza o meio de ransmissão Comunicação é sempre half-duplex mesmo quando o meio permie full-duplex Exemplo: Canal de 1 Mbps, empo de propagação =, e quadro de 1000 bis q = 1000 bis * 1 s = ; p = 1ms; oal = ms Considerando o q do ack desprezível, se em uma ransmissão a cada 3 ms (. p + q) Enão, o canal de 1 Mbps apresena um desempenho de 333,33.. Kbps!!! Redes de Compuadores 9 Redes de Compuadores 30 nálise do méodo janela deslizane Melhorias para o sop-and-wai Tempo de ransmissão do quadro Tempo de ransmissão do quadro Permiir o envio de mais de um quadro anes de esperar ack umena a quanidade de dados ransmiidos Quesão: porque simplesmene não aumenar o amanho do quadro? Em meios full-duplex permiir que quadros sejam enviados em um senido e as confirmações (ack) no ouro. Efeio pipeline que melhora a eficiência do canal Se o canal é full-duplex superposição quadros com CK ack ack8 9 ack7 ack6 ack5 Resulado: canal esá sempre ocupado Para isso é necessário que: Se enha capacidade buffer CanalC l seja flld full-duplexl Redes de Compuadores 31 Redes de Compuadores 3

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