Aula11 2013

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PROTOCOLO PPP 
TECNOLOGIA FRAME - RELAY 
1- PPP – Protocol Point-to-Point 
� É um protocolo de Camada de Enlace que opera sobre um enlace 
ponto-a-ponto. 
�Criado para transportar datagramas IP na conexão entre dois 
pontos (WAN). 
� PPP pode operar com os seguintes enlaces: 
� linha telefônica discada serial(Ex: conexão através modem 
56k) 
� Enlace SONET (Synchronous Optical Network) / SDH 
(Syncronous Digital Hierarchy) – Alta velocidade + fibra 
� Conexão X.25(64 Kbps + links analógicos + store-and-
forward) 
� Circuito ISDN (Rede Digital de Serviços Integrados – par 
trançado – 2B + D (2.64Kbps + 16 Kbps) ou 30B + D. 
� Frame Relay (64 a 128Kbps – aceita apenas IP e PVC) 
1.1 Exigências originais da IETF para o projeto PPP: 
�Enquadramento de pacote: o remetente deve ser capaz de pegar 
um pacote da camada de rede e o encapsular dentro de um quadro 
PPP 
�Transparência: deve transportar qualquer padrão de bits no campo 
de dados 
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�Múltiplos protocolos de camada de rede: deve estar habilitado a 
suportar múltiplos protocolos de camada de rede(EX: IP, IPX, 
AppleTalk) 
�Múltiplos Tipos de Enlace: deve poder operar sobre uma grande 
variedade de tipos de enlaces (Ex: seriais, paralelos, síncronos ou 
assíncronos. Ex: serial assíncrona (dial up), serial síncrona (ISDN)) 
�Detecção de erros: deve estar habilitado a detectar erros de bits 
mas não corrigi-los 
�Vida da conexão (gerenciamento da conexão): detectar e informar 
falhas (instabilidade na comunicação entre Tx e Rx) da camada de 
enlace para a camada de rede(Protocolo LQM – Link Quality 
Monitoring - monitora a qualidade do link) 
� Negociação do endereço de camada de rede: fornecer mecanismo 
para que os pontos terminais do enlace possam aprender ou 
configurar um do outro os endereços de camada de rede (NCP –
Network Control Protocol – provê métodos de encapsulamento, 
também) 
�Simplicidade: fácil compreensão 
1.2 PPP: não requisitos (funcionalidades não obrigatórias a 
implementar) 
�Correção de erros: não há correção nem recuperação de erros. 
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�Controle de Fluxo: não há controle de fluxo. Protocolo de camada 
superior limita a velocidade na qual os pacotes são entregues ao PPP 
para envio. 
�Sequenciamento: PPP não é obrigado a entregar os quadros ao 
receptor na mesma ordem que saiu. 
�Enlace Multiponto: não há necessidade de suportar enlaces 
multiponto (apenas ponto-a-ponto) 
Recuperação de erros, controle de fluxo, re-ordenação dos 
dados são todos relegados para as camadas mais altas! 
1.3 Formato do Quadro PPP 
 
� Campos: 
� Flag: Possui sempre o valor 01111110 e é usado para indicar o 
início do quadro. 
� Endereço: O PPP não defini qualquer sistema de 
endereçamento(só há um único receptor). Por isso esse campo tem 
sempre o valor 11111111. 
endereço 
controle 
tamanh
o 
variável 
ou ou
1 
CRC 
 4 
� Controle: Sempre possui o valor 00000011, que indica 
transmissão de dados 
� Protocolo:Defini o protocolo responsável pelo datagrama 
encapsulado dentro do quadro PPP . 
o Campo com valor 0021h => TCP/IP 
o Campo com valor 002Bh => IPX/SPX 
o Campo com valor 0029h => AppleTalk 
� Informação: Contém o pacote encapsulado(dados) que está sendo 
enviado por um protocolo de camada superior. Tamanho máximo do 
campo = 1500 bytes. 
� Soma de verificação: Usado para detectar erro de bits em um 
pacote transmitido. 
1.4 Byte Stuffing 
� Questão: se ocorre o padrão de flag <01111110> em outro local 
do pacote (por exemplo no campo informação)? O receptor vai 
detectar o final do quadro PPP incorretamente? 
� Solução 1: proibir que o protocolo de camada superior envie 
dados com o valor de bits em questão (01111110) => Transparência 
não permite (ver conceito) 
� Solução 2: Técnica Byte Stuffing 
� Transmissor: 
o Adiciona um Byte de controle de escape(01111101) 
antes do flag 011111110 para dizer que é um dado. 
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� Receptor: 
o um byte 01111101(escape) seguido de 01111110(flag) 
em seguida: descarta o primeiro e continua a recepção de 
dados. 
o único byte 01111110: então é um flag 
 
 
 Transmissor Receptor 
 
 
1.5 Protocolo de Controle de Enlace (LCP) e Protocolos de controle 
de rede do PPP (NCP) 
byte com 
o padrão 
do flag nos 
dados a 
enviar 
byte com o padrão de 
escape acrescentado nos 
dados transmitidos 
seguido por um byte com 
padrão de flag 
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� Protocolo de Controle de Enlace: LCP (Link Control Protocol) 
� Função do LCP: Inicialização, Manutenção, Indicação de erro e 
Fechamento de um enlace. 
� No estabelecimento do enlace (LCP): Um extremidade do enlace 
envia suas opções de configuração de enlace desejada. A outra 
extremidade aceita ou não. 
o Opções de configuração (LCP): tamanho máximo de um 
quadro, especificação de um protocolo de autenticação. 
� Configuração da camada de rede (NCP): os dois lados do enlace 
PPP trocam pacotes de controle de rede específicos. 
o Se IP rodando => transmissor e receptor negociam e 
configuram seus endereços IP. 
o DNS e Gateway podem ser definidos também. 
� Camada de rede configurada(Abrir): dados começam a fluir. 
� Principais componentes do PPP: 
 
o Enquadramento: identificação do início e fim do quadro. 
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o Protocolo de controle de enlace (LCP):inicializa, mantém 
e encerra o enlace PPP. 
o Protocolo de controle de rede (NCP – IPCP): Trasmissor 
e receptor se configuram antes que os datagramas 
comecem a fluir. 
 
2.TECNOLOGIA FRAME RELAY 
 O Frame Relay é uma eficiente tecnologia de comunicação de 
dados usada para transmitir de maneira rápida e barata a informação 
digital através de uma rede de dados, dividindo essas informações 
em frames (quadros) a um ou muitos destinos de um ou muitos end-
points. Assim, uma rede de lojas de varejo, por exemplo, pode usar 
frame relay para conectar lojas rurais ou interioranas em sua WAN 
corporativa. (provavelmente com a adoção de uma VPN para 
segurança). 
 O frame-relay é uma técnica de comutação de pacotes efetuada 
de maneira confiável, considerando as seguintes características: 
 - Redes locais com um serviço orientado a conexão 
 - Opera no nivel 2 do modelo OSI 
 - Controle de erro nos nós (detecção de erro). 
 No fim da década de 80 e início da década de 90, vários fatores 
combinados demandaram a transmissão de dados com velocidades 
mais altas como: 
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• a migração das interfaces de texto para interfaces gráficas 
• O aumento do tráfego do tipo rajada (burst) nas aplicações de 
dados 
• O aumento da capacidade de processamento dos equipamentos 
de usuário 
• A popularização das redes locais e das aplicações cliente / 
servidor 
• A disponibilidade de redes digitais de transmissão 
 Os projetistas do frame relay visaram um serviço de 
telecomunicação para a transmissão de dados de alto custo-benefício 
para tráfego do tipo rajada (bursty) nas aplicações de dados entre 
redes locais (LANs) e entre end-points de uma WAN, a fim de 
atender a estes requisitos. 
 A conversão dos dados para o protocolo Frame Relay é feita 
pelos equipamentos de acesso ainda na LAN, geralmente um 
roteador. Os frames gerados são enviados aos equipamentos de rede, 
cuja função é basicamente transportar esse frames até o seu destino, 
usando os procedimentos de chaveamento ou roteamento próprios 
do protocolo. A rede Frame Relay é sempre representada por uma 
nuvem, já que ela não é uma simples conexão física entre 2 pontos 
distintos. A conexão entre esses pontos é feita através de um circuito 
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virtual permantente(PVC) configurado com uma determinada banda. 
 A alocação de banda física na rede é feita pacote a pacote, 
quando da transmissão dos dados, ao contrário do TDM em que 
existe uma alocação de banda fixa na rede, mesmo que não haja 
qualquer tráfego de dados. 
 O Frame Relay é um serviço de pacotes ideal para tráfego de 
dados IP, que organiza as informações em frames, ou seja, em 
pacotes de dados com endereço de destino definido,ao invés de 
colocá-los em slots fixos de tempo, como é o caso do TDM. Este 
procedimento permite ao protocolo implementar as características de 
multiplexação estatística (multiplexação estatística é uma técnica de 
multiplexação na qual a largura da banda é diretamente alocada 
conforme a necessidade) e de compartilhamento de portas. 
 Apenas algumas funcionalidades básicas da camada de enlace 
de dados (layer 2) do modelo OSI são implementadas, tais como a 
verificação de frames válidos, porém sem a solicitação de 
retransmissão em caso de erro. Desta forma, as funcionalidades 
implementadas nos protocolos de aplicação, tais como verificação 
de seqüência de frames, o uso de frames de confirmações e 
supervisão, entre outras, não são duplicadas na rede Frame Relay. 
Isto permite um trafego de quadros (frames) ou pacotes em alta 
velocidade (até 1,984 Mbps), com um atraso mínimo e uma 
utilização eficiente da largura de banda. 
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2.1 Resumo das Características 
 Frame Relay é um protocolo WAN de alta performance que 
opera nas camadas fisica e de enlace do modelo OSI. Esta tecnologia 
utiliza comutação por pacotes para promover a interface com outras 
redes através de dispositivos de borda (roteadores), compartilhando 
dinamicamente os meios de transmissão e a largura de banda 
disponíveis, de forma mais eficiente e flexível 
 O Protocolo Frame Relay, utiliza-se das funcionalidades de 
multiplexação estatística e compartilhamento de portas, porém com 
a alta velocidade e baixo atraso (delay) dos circuitos TDM. Isto 
exige redes confiáveis para a sua implementação eficiente, pois em 
caso de erro no meio de transmissão, ocorre um aumento 
significativo no número de retransmissões, pois a checagem de erros 
ocorre somente nas pontas. 
 O protocolo Frame Relay proporciona orientação a conexão 
em sua camada de trabalho (modelo OSI - Camada de Enlace de 
Dados ou camada 2). 
 O Frame Relay é baseada no uso de Circuitos Virtuais (VC's). 
 Um VC é um circuito de dados virtual bidirecional entre 2 
portas quaisquer da rede, que funciona como se fosse um circuito 
dedicado. Existem 2 tipos de Circuitos Virtuais: O Permanent 
Virtual Circuit (PVC) e o Switched Virtual Circuit (SVC). 
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 O PVC é um circuito virtual permanente configurado pelo 
operador na rede através de um sistema de Gerência de Rede, como 
sendo uma conexão permanente entre 2 pontos. A rota através dos 
equipamentos de rede pode ser alterada ao passo que ocorrem falhas 
ou reconfigurações, mas as portas de cada extremidade são mantidas 
fixas. Já o SVC é um circuito virtual comutado, que é 
disponibilizado na rede de forma automática, conforme a demanda, 
sendo utilizado principalmente por aplicações de Voz que 
estabelecem novas conexões a cada chamada. 
 O Frame Relay também possibilita a utilização de múltiplos 
canais lógicos em uma mesma linha de acesso, o que torna o mesmo 
ponto-multiponto. Isto significa que podemos, utilizando uma única 
linha de dados em um ponto de concentração (cpd, por exemplo), 
acessar diversos pontos remotos. Cada ponto remoto é acessado 
através de um endereço lógico diferente, chamado DLCI (Data-Link 
Conection Identifier – Identificador de Conexão de Link de Dados). 
 Outra característica interessante do Frame Relay é o 
CIR(Commited information rate). Isto significa que quando um 
usuário de serviços de telecomunicações contrata uma linha Frame 
Relay com 128 Kb/s, não quer dizer que ele tenha alocado na rede 
da operadora esta banda todo o tempo, pois, já que a infraestrutura é 
compartilhada, haverá momentos em que ocorrerá 
congestionamentos. No ato da assinatura do contrato com a 
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operadora, o usuário escolhe uma taxa de CIR, que pode ser de 25%, 
50%, a que o usuário escolher, e no momento do congestionamento, 
a operadora garante que terá disponível a banda correspondente ao 
CIR. Por exemplo, se um usuário tem um Frame Relay de 128 KB/s 
com um CIR de 50%, caso a rede não esteja congestionada o mesmo 
poderá realizar uma rajada de tráfego a até 128 KB/s. Porém, caso 
haja congestionamento, esta banda vai sendo automaticamente 
reduzida até o valor de CIR, podendo este usuário no pior caso 
trafegar a 64 KB/s, que corresponde a 50% de 128 KB/s. Quanto 
maior o CIR, maior o custo da conexão. 
 Em 2006, a internet baseada em ATM e IP começam, 
lentamente, a impelir o desuso do frame relay. Também o advento 
do VPN (Virtual Private Network – Rede Privada Virtual) e de 
outros serviços de acesso dedicados como o Cable Modem e o Dsl, 
aceleram a tendência de substituição do frame relay. Há, entretan- 
to, muitas áreas rurais onde o DSL e o serviço de cable modem não 
estão disponíveis e a modalidade de comunicação de dados mais 
econômica muitas vezes é uma linha frame relay. 
2.2 Quadro Frame Relay 
 
� bits de Flag, 01111110, delimitadores do quadro 
endereço flag dados CRC flag
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� endereço ou header de endereçamento e controle: 
� campo de 10 bits com identificador de CV (DLCI) 
� 3 bits de controle de congestão: 
•FECN(Forward Explicit Congestion Notification): notificação 
explícita de congestão à frente. Quando setado pelo switch 
Frame Relay, indica ao roteador de destino que o caminho 
recém atravessado está congestionado 
•BECN(Backward Explicit Congestion Notification): 
congestão no caminho reverso. Quando o switch Frame Relay 
detecta congestionamento na rede, seta esse campo e envia de volta 
para o roteador origem, para que reduza a taxa em que está 
transmitindo. 
•DE(Discard Eligibility): possibilidade de descarte 
2.3 Aplicações do Frame Relay 
• interligação de redes locais (LANs) geograficamente dispersas 
com baixa demanda de tráfego transacional 
• Transferência Eletrônica de Fundos - TEF (comércio e 
serviços) 
• intercâmbio de informação em tempo real 
• transferência de arquivos em alta velocidade 
• suporte a aplicações de correio eletrônico 
• possibilidade de aplicações host-terminal, cliente-servidor e 
CAD-CAM 
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• criação de intranet 
• construção de bases de dados distribuídas (controle de estoque, 
movimentação de vendas, faturamento etc) 
• acesso remoto a base de dados (comunicação com a matriz) 
• impressão remota 
2.4 Modalidades de CIR 
Velocidade de acesso (kbps) CIR aplicável (kbps) 
64 8, 16, 24, 32, 48 
128 8, 16, 24, 32, 48, 56, 64, 96 
256 8, 16, 24, 32, 48, 56, 64, 96, 128, 192 
512 8, 16, 24, 32, 48, 56, 64, 96, 128, 192, 
256, 384 
1.024 8, 16, 24, 32, 48, 56, 64, 96, 128, 192, 
256, 384, 512, 768 
2.048 8, 16, 24, 32, 48, 56, 64, 96, 128, 192, 
256, 384, 512, 768, 1536 
 
2.5 Resumo das características Técnicas 
• alta velocidade de transmissão (de 64 Kbps a 2Mbps) 
• transporte de múltiplas aplicações e protocolos 
• adaptação a arquiteturas comuns de comunicação (OSI, SNA, 
IPX etc) 
• operação de enlace (nível 2) do modelo OSI 
• compatibilidade com outros protocolos (TCP/IP, IPX de 
Novell, SRB, TB, XNS, AppleTalk etc 
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• suporte simultâneo pela mesma conexão de acesso e pelo 
mesmo circuito virtual permanente (PVC) 
• tráfego em rajadas 
 
 
 
 
 
Exemplo de uma Rede Frame Relay