Tecnologias de Interligação em Redes

Prévia do material em texto

FACULDADE DE ENGENHARIA
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
Engenharia Electrónica (Laboral)
Disciplina: Comunicação Sem Fio
 Tecnologias de interligação em Redes 
Discentes: Coimbra, Paulo Moreira Tomo
 Jaime, Dénio Rezília Fátima
 Pedro, Elves Benjamim
					 Docentes: Engº Luiz Massango 
 Engº Helder Baloi
 
 
 Maputo, Abril de 2024
1. Introdução 
Neste trabalho, serão estudadas as tecnologias de interligação em redes. A interligação de redes é uma ligação entre duas ou mais unidades comunicantes que visam prover o envio e recepção de informações entre pontos extremos, essa ligação pode ser feita de duas formas, física ou lógica.
No primeiro capítulo, será descrito os tipos de comutação em redes, dando mais enfase a comutação de pacotes, em seguida, far-se-á uma associação das camadas do X25 ao modelo OSI, e por fim, descreveremos os protocolos usados no X25.
No segundo capítulo, será descrito a função do PAD – Packet Assembler/Disassembler e identificaremos os métodos de conexão.
No terceiro e último capítulo, seá descrito as características gerais da tecnologia frame relay, em seguida, faremos a comparação entre o frame relay e o X25, e por fim, descreveremos os parâmetros de serviços: CIR – Commited Information Rate e bits em excesso.
2. Objectivos
 2.1 Gerais 
· Estudar as tecnologias de interligação em Redes.
 2.2 Específico
· Descrever a técnica de comutação de pacotes; 
· Associar as camadas do X25 ao modelo OSI; 
· Descrever os protocolos usados no X25; 
· Descrever a função do PAD – Packet Assembler / Disassembler; 
· Identificar os métodos de conexão; Conhecer as características gerais da tecnologia frame relay. 
· Comparar o frame relay com o X25; 
· Conhecer os parâmetros de serviço: CIR – Commited Information Rate e bits em excesso; Etc. 
 
. 
Comutação 
Refere-se à alocação dos recursos da rede para a transmissão pelos diversos dispositivos conectados.
Tipos de Comutação
· Comutação de Circuitos 
· Comutação de Pacotes
Figura 1 – tipos de comutação
Comutação de Circuitos 
Em uma rede comutada por circuito, os comutadores das operadoras estabelecem um caminho físico entre as extremidades (sistemas finais) que querem se comunicar. Isso é necessário porque você não tem uma conexão directa com cada telefone que você queira chamar. Uma vez estabelecido, o circuito é dedicado exclusivamente à transmissão actual. Completando a transmissão, esse circuito dedicado é liberado e disponibilizado para outra transmissão. Assim, a comutação por circuito promove o compartilharnento de recursos, pois os mesmos circuitos podem ser usados para diferentes transmissões, embora não simultaneamente (pelo menos é isso que a operadora de telefonia espera: Os usuários de uma mesma central não devem usar ao mesmo tempo seus equipamentos...).
Figura 2 – comutação de circuitos
Vantagens: 
· Garantia de recursos; 
· Disputa pelo acesso somente na fase de conexão; 
· Não há processamento nos nós intermediários (menor tempo de transferência);
· Controle nas extremidades.
Desvantagens: 
· Desperdício de banda durante períodos de silêncio (problema para transmissão de dados)‏;
· Sem correção de erros; 
· Probabilidade de bloqueio (Circuitos ocupados em um instante).
Comutação de Pacotes
Na comutação de pacotes a origem envia uma informação para a rede dentro de um pacote que leva o endereço de destino no seu cabeçalho. O pacote é então transmitido pela rede e esta escolhe o melhor caminho para a sua transmissão.
Figura 3 – comutação de pacotes
Características
· Não há estabelecimento de nenhum caminho físico dedicado entre o emissor e o receptor; 
· Assemelha-se a comutação de mensagens, contudo as informações a serem enviadas são quebradas em pacotes(unidades de tamanho limitado); 
· Cada pacote contém um cabeçalho com informação que permite o seu encaminhamento pela rede; 
· Os pacotes são comutados individualmente e enviados de nó para nó entre a origem e o destino (store and forward; 
· Pacotes pertencentes a mesma mensagem podem seguir caminhos diferentes até chegar ao destino. 
· O enlace de ligação entre dois nós consecutivos é agora compartilhado por pacotes de outras proveniências e com outros destinos.
Vantagens
· Uso otimizado do meio 
· Ideal para dados 
· Erros recuperados no enlace onde ocorreram 
· Dividir uma mensagem em pacotes e transmitilos simultaneamente reduz o atraso de transmissão total da mensagem
Desvantagens
· Sem garantias de banda, atraso e variação do atraso (jitter) 
· Por poder usar diferentes caminhos, atrasos podem ser diferentes. 
· Ruim para algumas aplicações tipo voz e vídeo   
· Overhead de cabeçalho   
· Disputa nó-a-nó 
· Atrasos de enfileiramento e de processamento a cada nó
A comutação por pacotes pode ainda ser efetuada de duas formas distintas: 
· Datagrama 
· Circuito Virtual
Datagrama
Cada pacote tem um tratamento independente, sem qualquer ligação com o tratamento dado nos nós aos pacotes anteriores. Assim os pacotes , devidamente numerados com número de sequência pelo emissor, transportam sempre consigo informação relativa ao endereço do destinatário e do remetente da mensagem. 
Figura 4 - datagrama
Circuito Virtual
Outra forma de comutação de pacotes é através da criação de circuitos virtuais. Nesse caso também não existem recursos dedicados a uma transmissão, e os pacotes individuais de uma comunicação são misturados com outros, de outras fontes. A diferença dessa técnica para a comutação de pacotes pura é que alguns pacotes iniciam um estabelecimento de chamada, chegando ao destinatario e retornando antes de se iniciar a transmissão dos dados. Existe portanto uma conexão. Mas para os usuários finais, é como se existisse um canal permanente, pois uma vez que o caminho esteja estabelecido, todos os pacotes seguem pelo mesmo trajeto. 
Figura 5 – circuitos virtuais
Associação das camadas do X.25 ao modelo OSI 
X.25 é um conjunto de protocolos de acesso a redes de comunicação de dados com tecnologia de comutação de pacotes, especificado pela Recomendação X.25 do ITU-T (Série X, número 25), independente do meio físico de transmissão de dados.
Tipos de acesso
O protocolo X.25 permite o acesso a redes públicas ou privadas operando com a comutação de pacotes sendo orientado a bit. A transmissão de dados ocorre entre o terminal cliente denominado de Data Terminal Equipment (DTE) e um equipamento de rede denominado Data Circuit-terminating Equipment ou Data Communications Equipment (DCE). A transmissão dos pacotes de dados é realizada através de um serviço orientado a conexão (a origem manda uma mensagem ao destino pedindo a conexão antes de enviar os pacotes), garantindo assim a entrega dos dados na ordem correta, sem perdas ou duplicações.
O X.25 trabalha com três camadas do Modelo OSI: 
Camada Física: define as características mecânicas e eléctricas da interface do Terminal e da Rede. A transmissão é feita de modo síncrono e full duplex.
Camada de Enlace: responsável por iniciar, verificar e encerrar a transmissão dos dados na ligação física entre o DTE e o DCE. Responsável pelo sincronismo, detecção e correcção de erros durante a transmissão. 
Camada de Rede: responsável pelo empacotamento dos dados. Define se a transmissão será realizada por Circuito Virtual (conexões temporárias, estabelecidas somente no momento da comunicação) ou por Circuito Virtual Permanente (conexões permanentes, não existe a necessidade de realizar uma chamada para estabelecer conexão).
Descrição dos protocolos usados no X25
O conjunto de protocolos do X25 especifica as três camadas inferiores do modelo OSI. Os seguintes protocolos são tipicamente usados numa implementação do X25: Packet Layer Protocol(PLP), Link Access Procedure Balanced(LAPB), eoutras interfaces seriais da camada física (como EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530 e G.703).
Figura 6 - Mapeamento dos protocolos X.25 para modelo OSI
1. Packet Layer Protocol(PLP)
O PLP é o protocolo da camada de rede do X25. O PLP administra as trocas de pacote entre dispositivos DTE através dos circuitos virtuais do X25. O PLPs também pode operar na camada de controle lógico (LLC2-Logical Link Control) nas LANs e em redes digitais de serviços integrados(RDSI).
O PLP opera em cinco modos distintos: call setup, data transfer, idle, call clearing, and restarting.
· Modo call setup: é utilizado para estabelecer SVCs entre DTEs. O PLP usa o esquema de endereçamento X.21 para configurar o circuito virtual. O modo call setup é executado na base de um "per-virtual-circuit ", o que significa que um circuito virtual pode entrar no modo setup enquanto outro está em transfer mode. Este modo é usado somente com SVCs e não com PVCs. 
· Modo data transfer:é usado para transferir dados entre dois DTEs através de um circuito virtual, neste modo, o PLP manipula segmentação e remontagem, bit padding, e controle de erro e de fluxo. Este modo é executado na base de um "per-virtual-circuit" e é utilizado em PVCs e SVCs. 
· Modo idle é usado quando um circuito virtual é estabelecido, mas a transferência de dados não está ocorrendo, ele é executado na base de um "per-virtual-circuit basis" e é usado somente com SVCs. 
· Modo call clearing é utilizado para finalizar sessões de comunicação entre DTEs e também para finalizar SVCs. Este modo é executado na base de um "per-virtual-circuit" e é usado somente com SVCs. 
· Modo restarting é usado para sincronizar transmissão entre um DTE e um DCE conectado localmente. Este modo não é executado na base de um "per-virtual-circuit" e afeta todos os estabelecidos circuitos virtuais do DTE.
2. Link Access Procedure Balanced(LAPB)
O LAPB é a camada de enlace de dados do modelo OSI que administra a comunicação e fluxo de pacote entre o DTE e os dispositivos de DCE. LAPB é um protocolo orientado a bit que assegura que os quadros contendo dados estão correctamente ordenados e livres de erros.
3. X21bis Protocol
O X21bis é um protocolo da camada física e define os procedimentos eléctricos e mecânicos utilizados nos meios de transmissão. O X21bis controla a activação e desactivação do meio físico que conecta o DTE e dispositivos de DCE. Ele suporta as conexões ponto-a-ponto com velocidades de até 19.2kbps, e transmissão síncrona, full-duplex com quatro fios.
O que é PAD (packet assembler-disassembler)?
PAD, significa packet assembler-disassembler, é um dispositivo de telecomunicações que quebra um fluxo de dados em pacotes individuais e formata os cabeçalhos de pacotes para transmissão assíncrona através de uma rede X.25. Ele também aceita pacotes da rede e os traduz em um fluxo de dados. Os montadores/desmontadores de pacotes (PADs) são uma forma de equipamento de comunicação de dados (DCE) para conectar equipamentos terminais de dados assíncronos (DTE), como computadores
Quando um computador em uma rede X.25 deseja se comunicar com outro computador em um local remoto, o primeiro computador envia um sinal para seu PAD conectado solicitando uma conexão com o computador remoto. O computador remoto responde aceitando a solicitação e iniciando a comunicação full-duplex ou rejeitando a solicitação. Qualquer computador pode encerrar o link a qualquer momento. Observe também que os PADs são DCEs e, embora estejam localizados nas instalações do cliente, são considerados nós na rede X.25.
Sua função principal é formatar os dados em pacotes apropriados para transmissão através de uma rede e, reciprocamente, desmontar os pacotes recebidos em seus dados originais. Isso se revela particularmente útil em redes de comutação de pacotes, como as que operam com protocolos de Internet (IP), onde a transmissão ocorre em pequenos pacotes.
Trata-se de uma interface entre um equipamento que não é de computação de pacotes e uma rede de comutação de pacotes.
Montagem (Assemble)
O processo de montagem em um PAD implica na coleta de dados de entrada e sua subsequente divisão em pacotes menores. Cada pacote é meticulosamente estruturado de acordo com as especificações da rede que irá recebê-los. Isso envolve a adição de informações de controle, como cabeçalhos e informações de roteamento, a fim de garantir a entrega correta dos pacotes ao destino pretendido.
Desmontagem (Disassemble)
Na extremidade receptora, o PAD executa a função de desmontagem. Ele recebe os pacotes enviados pela rede, remove as informações de controle adicionadas durante a montagem e recompõe os dados originais. Este processo é fundamental para a garantia da integridade e confiabilidade na comunicação de dados.
Terminal: Os dispositivos marcados como “Terminal” (dumb terminal) representam os terminais de computador, que não processam dados localmente mas servem como pontos de entrada para a rede, estes terminais conectam-se à rede X.25 para acessar recursos remotos.
PAD (Packet Assembly/Disassembly device): O dispositivo PAD é responsável por montar e desmontar pacotes de dados. Em uma rede X.25, a comunicação é feita por meio de pacotes, terminais que não são capazes de criar ou interpretar pacotes por si mesmos usam um PAD para preparar dados para transmissão através da rede (montagem) ou para converter pacotes recebidos de volta em um formato que o terminal pode processar (desmontagem).
X.25 network: O “X.25 network” representa a rede de pacotes propriamente dita, que é uma implementação de uma rede de área ampla (WAN) baseada em um padrão que define como os pacotes de dados são movidos entre diferentes dispositivos de rede. As redes X.25 eram comumente usadas para comunicações de dados em modo pacote antes do advento do TCP/IP e ainda são usadas em algumas aplicações especializadas.
Host: O "Host" representa um computador host ou um servidor que está conectado à rede X.25, este computador está fornecendo serviços ou recursos para os terminais acessarem. 
Frame Relay
O Frame Relay é uma tecnologia de comutação de pacotes conhecida por sua transmissão rápida e eficiente de dados entre redes locais e redes de área ampla, essa tecnologia representa um avanço em relação a métodos anteriores como o X.25, pois foi projetada para funcionar em redes com linhas de comunicação mais confiáveis. Ao delegar a responsabilidade pela detecção e correção de erros aos dispositivos nas pontas da conexão, o Frame Relay consegue reduzir significativamente o overhead e aumentar a velocidade de transmissão de dados, a comunicação no Frame Relay ocorre por meio de circuitos virtuais, normalmente configurados como conexões permanentes que facilitam uma comunicação contínua sem a necessidade de reestabelecimento, cada circuito virtual é associado a uma Taxa de Informação Comprometida (CIR), que é a largura de banda garantida pelo provedor, se o tráfego exceder o CIR, os pacotes excedentes podem ser marcados como passíveis de descarte em caso de congestionamento. Com sua capacidade de manejar tráfego de dados em rajadas típico dos ambientes de LAN e alocar recursos de rede de forma dinâmica, o Frame Relay se adapta bem às necessidades das redes modernas. Além disso, sua sinalização simplificada contribui para uma infraestrutura de rede menos complexa e mais econômica, tornando-a uma escolha popular para empresas antes da adoção de tecnologias mais recentes como MPLS e redes baseadas em IP.
Comparação entre Frame Ralay e X.25
	Frame Relay
	X.25
	Tem taxa de dados informal
	Tem taxa de dados fixa
	Ele realiza multiplexação e comutação na camada de enlace de dados
	Ele realiza multiplexação e comutação na camada de rede
	O Frame Relay não oferece suporte a erros de salto a salto e controle de fluxo.
	Ele executa erros de salto a salto e controle de fluxo na camada de enlace de dados.
	Ele não oferece suporte a fluxo de ponta a ponta e controle de erros.
	Ele executa o fluxo de ponta a ponta e o controle de erros na camada de rede
	O controle de congestionamentoé necessário no frame relay.
	O controle de congestionamento não é necessário no X.25.
	A sinalização de controle de chamadas requer conexão lógica separada dos dados do usuário.
	O X.25 usa os mesmos dados para sinalização de controle de chamada.
Parâmetros de serviços
Average Rate (débito médio)
Para um dado intervalo definido, o débito médio é igual ao número de bits gerados pela fonte dividido pela duração do intervalo. Um mecanismo de controlo do débito médio requer dois parâmetros: uma janela temporal e o número de bits que é possível transmitir nessa janela.
Peak Rate (débito de pico)
O débito de pico é o débito instantâneo máximo de uma conexão.
AR - Access Rate
Capacidade do canal físico para acesso ao serviço. O débito instantâneo do utilizador é limitado pela capacidade do canal de acesso
CIR - Committed Information Rate
Débito médio na interface de acesso que a rede deve garantir em condições normais. CIR é definido num intervalo T (tipicamente da ordem de 1s) não directamente especificado.
Acima do CIR, é frequentemente dada uma permissão de largura de banda expansível, cujo valor pode ser expresso em termos de taxa adicional, conhecida como taxa de informação excedente (EIR), ou como seu valor absoluto, taxa de informação de pico (PIR). O provedor garante que a conexão sempre suportará a taxa CIR e, às vezes, a taxa EIR, desde que haja largura de banda adequada.
Bc - Committed Burst Size
Máxima quantidade de informação que a rede aceita transferir em condições normais durante um intervalo T, indirectamente definido pela relação Bc = CIR * T.
É possível transmitir um burst máximo Bc com débito instantâneo AR, desde que o valor médio do débito (em qualquer intervalo T) não exceda CIR.
Be - Excess Burst Size
Máxima quantidade de informação (para além de Bc) que a rede transmite condicionalmente durante um intervalo T; Be = EIR * T, sendo EIR - Excess Information Rate
Tráfego que num período T exceda Bc + Be é descartado incondicionalmente
Conclusão
Referências Bibliográficas
 	
1. https://pt.wikipedia.org/ windex.php?title=X.25.
2. https://efagundes.com
3. https://acervolima.com/comparação-entre-x-25-e-frame-relay/
4. FEUP/DEEC/RCD - Redes e Serviços Públicos de Comunicação de Dados - 2001/02 - MPR/JAR
5. José Ruela - FEUP/DEEC - Qualidade de Serviço em Redes de Comutação de Pacotes - MIEEC – 2009/10
 
9
image3.png
image4.png
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image9.png
image1.jpeg
image2.png