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Roteadores Funcionamento

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Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
&
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Exemplo do 
processo 
geral de 
Roteamento.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Exemplo do 
processo 
geral de 
Roteamento.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Um usuário
através de uma
Aplicação solicita
uma informação
da rede, então a
camada 1 inicia o
processo de
encapsulamento
do Pacote.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
O Pacote chega na
camada 3 e é
analisado qual será a
próxima rota (next
Hop) mais adequada
conforme a analise do
algoritmo de
roteamento.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
...então o Pacote é
encaminhado para a
Interface de Saída...
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
O Pacote chega na camada 3
e é analisado qual será a
próxima rota (next Hop)
mais adequada conforme a
analise do algoritmo de
roteamento.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
...então o Pacote é
encaminhado para a
Interface de Saída...
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
...a camada 1 entrega os Dados
para a Aplicação, com base na
porta. Essa aplicação irá analisar
os dados recebido e iniciar o
processo de retorno com a
resposta.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
4 - 10
Visão geral da 
arquitetura do Roteador
Duas funções-chave do roteador: 
 Executar algoritmos/protocolos (RIP, OSPF, BGP…)
 Comutar os datagramas do link de entrada para o link de saída
Visão geral da arquitetura do roteador
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Camada de Rede:
Comutação descentralizada (Cada Porta possui uma
memória):
 Dado o destino do datagrama, procura a porta de 
saída usando a tabela de comutação na memória da 
porta de entrada
 Objetivo: completar o processamento da 
porta de entrada na ‘velocidade do enlace’
 Fila: quando os datagramas chegam mais rápido do 
que a taxa de transmissão
Camada física:
recepção de bits
Camada de enlace:
Conversão dos 
Datagramas para
Quadros
Funções da porta de entrada
Camada 1
Camada 2 Camada 3
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Três tipos de estrutura de comutação
Armazenamento os
dados de Entrada em
memória para o
processamento e
encaminhamento para
a Saída adequada.
Envia os dados de
Entrada direto para o
canal de comunicação
com a Saída adequada.
Cada saída possui um
canal exclusivo.
Envia os dados de
Entrada para um canal
compartilhado entre
todas as Saídas
endereçado para a
Saída adequada.
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Primeira geração de roteaores:
 Computadores tradicionais com comutação sob controle direto da 
CPU
 Pacote copiado para a memória do sistema
 Velocidade limitada pela largura de banda (barramento das placas)
porta de
entrada
porta
de saída
memória
bus (barramento da placa)
Comutação via memória
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
 Datagrama da memória da porta de entrada para a memória da porta de saída
através de um bus compartilhado
 Velocidade de comutação limitada pela largura de banda do bus (Barramento)
 Exemplo: Barramento de 1 Gbps, Cisco 1900: velocidade suficiente para
roteadores de acesso e de empresas (não para roteadores regionais ou de 
backbone)
Comutação via bus (Barramento)
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
 Possui Um barramentos de Entradas para Cada Barramentos de Saida
 Todas as Portas de Entradas podem se comunicar com todas as Portas de 
Saída.
Comutação via CrosBarr
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
 Buffering necessário quando datagramas chegam do switch mais rápido do
que a taxa de transmissão
 Disciplina de agendamento escolhe entre os datagramas na fila para
transmissão
Portas de saída
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
 Buffering: quando a taxa de chegada
pelo switch excede a velocidade da 
linha de saída
 Bloqueio Head-of-the-Line (HOL):
datagrama na frente da fila impede 
os outros na fila de se moverem para 
adiante
Enfileiramento na porta de saída
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
4 - 19
 Switch mais lento que as portas de
entrada combinadas -> pode
ocorrer filas na entrada
 Atraso e perda na fila devido ao
overflow (Sobrecarga) no buffer
de entrada!
 Atraso e perda devido ao buffer
overflow (Sobrecarga) da porta de
saída!
Enfileiramento na porta de entrada
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
4 - 20
Algoritmos de Roteamento
Analise de Rotas: R = (N,E)
N = conjunto de roteadores = { u, v, w, x, y, z }
E = conjunto de links ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) }
Analise de Roteamento
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda, tipo de enlace 
e ao congestionamento.
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Existem algoritmos que encontra o caminho de menor custo.
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
Roteadores e Roteamento Prof. Esp. André Nobre
4 - 23
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
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4 - 24
 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
10
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4 - 25
 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
7
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4 - 26
 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
10
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4 - 27
 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
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 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1+ c(x,y) 1 = 2
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 c(x,x’) = custo do link (x,x’)
 ex., c(w, z) = 5
 Custo está relacionado à
largura de banda e ao
congestionamento
Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) 
Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?
Algoritmo de roteameno: algoritmo que encontra o caminho de menor custo
Custo do caminho
Exemplo: Custo do caminho (u,x,y) = c(u,x) 1 + c(x,y) 1 = 2
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