Aula12 2013

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REDES ATM 
ASSYNCRHONOUS TRANSFER MODE 
1- Histórico: 
� Padrão dos anos 1980/1990 para altas taxas de transmissão 
(155Mbps a 622 Mbps e mais alto) arquitetura de 
Broadband Integrated Service Digital Network (B-ISDN) 
2- Objetivo: transporte integrado de voz, dados e imagens com foco 
nas redes públicas de comunicação 
3- Características do ATM: 
� O ATM possui modelos de serviços conhecidos como: 
� Serviço de Taxa Constante (CBR) 
 - faz com a conexão da rede pareça uma conexão 
dedicada 
 - a taxa oferecida é usada pelo usuário com o menor 
atraso fim-a-fim 
 - baixa taxa de atraso e perda de pacotes ATM 
 - ideal para transmitir áudio de taxa constante de bits 
(ligação telefônica digitalizada) e tráfego de vídeo em 
tempo real 
� Serviço de Taxa Variável (VBR) 
- objetiva serviços em tempo real e não real (única 
diferença com relação a CBR) 
- todos os outros parâmetros são iguais ao CBR 
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� Serviço de Taxa Disponível (ABR) 
- garantia de uma taxa mínima para transmissão de 
células (MCR – minimum cell rate- como a CIR no Frame 
Relay) 
- realimentação para o transmissor sobre 
congestionamento na rede 
� Serviço de taxa Não Especificada (UBR) 
- não especifica qualquer nível de qualidade, sendo 
usada para transmissão de dados comuns, como arquivos, 
textos, etc.. 
- não há garantia na entrega das células 
- existe apenas o controle para entrega das células na 
ordem correta 
� O ATM usa comutação de pacotes com pacotes de tamanho 
fixo de 53 bytes (5 bytes de cabeçalho e 48 bytes de carga 
útil), chamados “células”; 
 Usa circuitos virtuais(ou canais virtuais): 
� Cabeçalho ATM possui um campo para o número do 
canal virtual => identificador de canal virtual (VCI) 
� Comutadores de pacotes ATM usam o VCI para rotear 
as células até o seu destino 
� O ATM não fornece retransmissão. 
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� Se um comutador ATM detectar um erro no cabeçalho 
de célula, tenta corrigir o erro; 
� Caso não consiga corrigir, descarta a célula sem pedir 
retransmissão; 
� Fornece controle de congestionamento. 
� O ATM usa normalmente como meio de transmissão 
(camada física), fibras óticas (utiliza o padrão SONET com 
velocidades de 155,52Mbps a 622Mbps). 
4- Arquitetura ATM: 
- Funções das camadas de forma geral: 
� camada de adaptação (ATM adaptation layer– AAL): 
 -apenas nos dispositivos ATM na borda de uma rede ATM 
 - corresponde de forma grosseira a camada de transporte do 
modelo OSI ou TCP/IP 
 - Tarefas dessa camada: 
� permiti que os protocolos (Ex: IP) e as aplicações 
existentes (Ex: vídeo) de taxa constante rodem sobre ATM. 
� segmentação e remontagem dos dados 
� reagrupa as células, retornando os dados ao formato 
original e entregando à camada superior (remontagem) 
� camada ATM: camada de “rede” mais “enlace” 
� comutação de células (roteamento) 
� controla fluxo durante a transmissão 
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� camada física 
� lida com tensões, temporização de bits e transmissão de 
bits no meio físico (acesso ao meio de transmissão) 
� detecção de erros (sem solicitar retransmissão) 
� geração e delimitação das células ATM de 53 bytes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão: ATM: camada de rede ou de enlace? 
Visão: transporte ponto-a-ponto: “ATM de computador a 
computador” 
� ATM é uma tecnologia de camada de enlace dentro de 
regiões localizadas da Internet; 
Realidade: usada para conectar roteadores IP de backbone 
� “IP sobre ATM” 
� ATM é usado como uma camada de enlace comutada, 
conectando roteadores IP 
 
 
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4.1 – Camada Física 
A camada física se compõe de duas partes (subcamadas ): 
� Subcamada de Convergência de Transmissão (TC- 
Transmission convergence): adapta a camada ATM acima à 
subcamada física abaixo (PMD)(como LLC na Enlace). 
� Subcamada Dependente do Meio (PMD - Physical Medium 
Dependent): depende do tipo de meio físico que está sendo 
empregado(como MAC na Enlace). 
 
 
 
 Camada Física 
 
 TC 
 
 
 PMD 
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� Subcamada Dependente do Meio Físico (PMD) 
� Duas classes de subcamadas PMD: 
� PMD com estrutura de transmissão de quadros; e 
� PMD sem estrutura de Tx de quadros. 
� PMD com estrutura de transmissão de quadros: 
� Função: responsável pelo mecanismo de transmissão dos 
quadros 
� Tecnologias que fazem parte dessa PMD: 
� SONET/SDH: estrutura de transmissão de quadros com alta 
velocidade. 
� Possue sincronização de bits entre transmissor e receptor; 
� Várias velocidades: 
� OC1 = 51.84 Mbps; 
� OC3 = 155.52 Mbps; 
� OC12 = 622.08 Mbps. 
� T1/T3: estrutura de transmissão de quadros (velha hierarquia de 
telefonia: 1.5 Mbps/ 45 Mbps. (SMDS) 
� No Brasil usa-se a hierarquia européia E1/E3: 2 / 34 Mbps 
� Trabalha sobre fibra ótica, microondas e cobre. 
 
 
 
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� PMD sem estrutura de transmissão de quadros: 
� Baseada em células sem quadro (mesmo que não haja dados para 
transmitir, envia células vazias => faz parte da tecnologia para 
manter sincronismo entre Tx e Rx). 
� Subcamada de Convergência de Transmissão(TC): 
Funções da TC : 
� No lado transmissor gera: 8 bits de CRC; 
� No lado receptor: usa os 8 bits CRC para correção de erros; 
� Delineamento de célula(verificação de erros) 
� Geração de células 
� Geração de quadro 
� Geração e verificação de soma de verificação 
4.2 Camada ATM 
� Roteamento e Controle de fluxo 
� A célula possui 53 bytes (5 bytes de cabeçalho e 48 bytes de 
carga útil) 
 
 
 
 
Formato da célula 
 
� Questão: Carga útil com 48 bytes. Porque? 
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� carga útil pequena => pequeno atraso de criação de célula 
para voz digitalizada 
� rápido roteamento 
- Cabeçalho da celula ATM 
 
 
 
Cabeçalho da célula (40 bits = 5 bytes) 
 
� Campos: 
� Cabeçalho: 
� VCI: identificador de canal virtual 
� pode mudar de enlace para enlace através da rede 
� PT: Tipo de payload (ex. célula de dados, célula 
inativa(sem dados)) 
� CLP: bit de Prioridade de Perda de Célula 
� CLP = 1 => implica célula de baixa prioridade, pode ser 
descartada em caso de congestão 
� HEC: Verificação de Erros no Cabeçalho 
� verificação cíclica de erros (CRC) 
� ATM Cell Payload => carga útil (48 bytes) 
 
 
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4.1.1 Canais virtuais (CV) 
� Transporte em CV: células são transportadas sobre CV da fonte 
ao destino. 
� estabelecimento de conexão, necessário para cada chamada 
antes que o fluxo de dados possa ser iniciado. 
� cada pacote transporta um identificador de CV (VCI). 
� recursos do enlace e do comutador (banda passante, 
buffers) podem ser alocados por CV: para obter um 
comportamento semelhante a um circuito físico 
� CVs Permanentes (PVCs) 
� conexões de longa duração 
� tipicamente: rota “permanente” entre roteadores IP 
� CVs Comutados (SVC): 
� dinamicamente criados, conforme a passagem pelos 
comutadores (rotas diferentes) 
� Vantagens do uso de circuitos virtuais no ATM: 
� índices de QoS garantidos para conexões mapeadas em 
circuitos virtuais (banda passante, buffers pré-
estabelecidos, estabelecimento de prioridades) 
� Problemas no uso de circuitos virtuais: 
� um PVC entre cada par origem/destino não tem boa 
escalabilidade (rotas fixas). 
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� CVC introduz latência (variação) de estabelecimento de 
conexão e atrasos de processamento para conexões de curta 
duração. 
4.3 Camada de Adaptação ATM (AAL) 
� Camada de Adaptação ATM (AAL): permite que protocolos 
(Ex: IP) e as aplicações existentes (Ex: Vídeo de taxa constante) 
rodem sobre o ATM. 
� AAL presente apenas nos sistemas finais, não nos comutadores 
ATM (“switches”) 
� A ITU e o Fórum ATM padronizaram diversas AALs, quais 
sejam: 
� AAL1 => para serviços de taxa constante de bits (CBR) 
(Ex: Emulação de circuitos de voz ou videoconferência em 
tempo real); 
� AAL2 => para serviços de taxa variável de bits (VBR) (Ex: 
Vídeo, MPEG); 
� AAL5 => para transporte de datagramas IP 
 
 
 
 
 
 
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- Será comentada apenas a AAL5 pela sua (importância para a nossa 
disciplina(as AAL3 e 4, são usadas por provedores de serviço) 
� AAL5 (Camada de Adaptação Simples e Eficiente) 
� Usada para transportar datagramas IP. 
� Unidade de dados de protocolo AAL (PDU AAL) 
�Equivalente a um segmento UDP ou TCP: 
 
 
 
- PAD => garante que a PDU seja um numero inteiro de 48 bytes 
- Comprimento => identifica o tamanho da carga útil da PDU 
- CRC => detecção de erro 
- Carga útil => dados do usuário 
� Os segmentos da camada são fragmentados em múltiplas células 
ATM 
5. IP sobre ATM 
 - Cada interface de roteador que se conecta à rede ATM terá dois 
endereços: 
 - Um endereço IP 
 - Um endereço ATM (é um endereço de LAN em uma rede 
ATM) 
 
 
Carga util 
 
0-65535 
PAD 
 
0-47 
Comprimento 
 
2 
CRC 
 
4 
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5.1 -Viagem de um Datagrama numa Rede IP-sobre-ATM: 
� Roteador de entrada: 
� Examina o endereço de destino do datagrama 
� Indexa sua tabela de roteamento e determina o endereço IP 
do roteador de saída (próximo roteador na rota do 
datagrama) 
� Para levar o datagrama até o roteador de saída, o roteador 
de entrada vê a rede ATM simplesmente como um outro 
protocolo de camada de enlace. Para transportar o data 
grama até o roteador seguinte, deve ser determinado o 
endereço físico do roteador do próximo salto. No caso de 
uma interface ATM, o roteador de entrada indexa uma 
tabela ARP ATM com o endereço IP do roteador de saída e 
determina o endereço ATM desse roteador de saída. 
� Após a conclusão das etapas anteriores, a tarefa de levar o 
datagrama até o roteador de saída sai das mãos do IP e passa 
para as mãos do ATM. O ATM deve levar o datagrama até o 
endereço de destino ATM. O ATM tem duas tarefas: 
� Segmentar o datagrama em células no lado remetente do 
canal virtual ( roteador de entrada- camada AAL) 
� Determinar o VCI para o canal virtual que leva ao endereço 
de destino ATM(camada ATM) 
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� O roteador de entrada então passa o datagrama, juntamente 
com o endereço ATM do roteador de saída, para baixo, 
para a camada de enlace (camada ATM) 
� O roteador de saída ao receber as células faz o seguinte: 
�Remontar as células do datagrama original no lado 
receptor do canal virtual (roteador de saída- camada AAL) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rede 
Aplicação 
Transporte 
Rede 
Aplicação 
Transporte 
HTTP,FTP, etc 
 
 
TCP, UDP 
 
 
IP 
HTTP,FTP, etc 
 
 
TCP, UDP 
 
 
IP 
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5.2- ARP e ATM 
 ARP tem a importante incumbência de traduzir o endereço do 
roteador de saída para um endereço de destino ATM. 
 Se o mapeamento não existir na tabela, o protocolo ARP deverá 
entrar em contato com o roteador de saída e obter o mapeamento. 
 A tecnologia Ethernet envia uma mensagem de requisição ARP 
dentro de um pacote broadcast. 
 O ATM não faz igual à Ethernet => é uma tecnologia de 
comutação. 
 O ATM para conseguir o mapeamento pode fazer o seguinte: 
 -Transmitir mensagens de requisição ARP para todos os 
destinos 
 -Usar um servidor ARP 
Transmitindo mensagens de requisição ARP: 
 Roteador de entrada constrói mensagem de requisição ARP; 
 Converte a mensagem em células e envia para a rede ATM 
através de um canal virtual especial. 
 Roteador de saída recebe a mensagem de requisição ARP e 
envia ao roteador de entrada uma resposta ARP. 
 Roteador de entrada atualiza sua tabela. 
 
 
 
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Servidor ARP 
 Um servidor ARP é agregado diretamente a um dos 
comutadores ATM com CVPs entre cada roteador e o servidor ARP. 
 Cada CVP tem o mesmo VCI em todos os enlaces; 
 O servidor ARP contém uma tabela ARP atualizada que 
confronta endereços IP com endereços ATM. 
6 – Interface ATM 
 A definição de interface entre dois dispositivos ATM e 
conhecido como Network Interface. Esse conjunto de especificações 
define o meio físico e as regras especificas de sinalização entre os 
dispositivos ATM. 
 Em uma conexão ATM típica podem existir dois tipos de 
interface: 
 - interface estação para switch (UNI) 
 - interface switch para switch (NNI) 
UNI (User-to-Network Interface) 
-Especifica a conexão de um usuário a rede ATM. 
-Existe UNI privada (usuário de rede local) e UNI publica (liga 
usuário remoto a rede ATM) 
NNI (Network-to-Network Interface) 
- Especifica a conexão entre dois switches ATM. 
- Existe NNI privada (switch ATM de uma rede local) e NNI publica 
(switch de uma rede remota) 
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Nas células NNI, não existe o campo GFC (Controle de Fluxo 
Genérico), ao contrário do que acontece nas células UNI. 
Como este campo é raramente utilizado não há, na prática, 
diferenças funcionais entre células UNI e NNI.