5 - Redes de Computadores - fr-atm-mpls

1. Redes de Computadores
- Enlaces WAN -
Prof. André Peres
andre.peres@poa.ifrs.edu.br

2. Sobre este material
• Vídeos da apresentação em:
Parte 1 - Enlace WAN Frame Relay
Parte 2 - ATM, Internet e MPLS
Este trabalho está licenciado sob uma Licença Creative Commons
Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Para ver uma
cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/.

3. Referências
Redes de Computadores
(impresso)
Redes de Computadores
(e-book)
Redes de Computadores II
(impresso)
Redes de Computadores II
(e-book)
Redes de Computadores III
(impresso)
Redes de Computadores III
(e-book)

4. Enlaces WAN
• Conexões WAN (Wide Area Networks)
• Criação de enlaces remotos
• interligação de redes locais
• criação de circuitos virtuais
• circuitos entre origem e destino
• utilizando comutadores (switchs)
• layer 2

5. Enlaces WAN
• Frame Relay
• década de 90
• operação no layer 2
• baixo overhead
• alternativa ao protocolo X.25
• menor overhead (aumento da confiabilidade de links)
• sem roteamento (X.25 opera no layer 3)

6. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Quadro:
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)

7. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Quadro: Delimitação
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
8 bits - delimitador de início
do quadro
8 bits - delimitador de fim do
quadro

8. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Quadro: Criação do DLCI - Data Link Connection Id
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
DLCI - parte 1
parte inicial (bits 1-6)
DLCI - parte 2
parte final (bits 7-10)
Extended Address 1
EA = 1 → DLCI = 6 bits
EA = 0 → DLCI > 6 bits
Extended Address 2
EA = 1 → DLCI = 10 bits
EA = 0 → DLCI > 10 bits

9. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Quadro: Controles
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
C/R - Command/Response
indica se o quadro é:
um comando ou
resposta a um comando
BECN
Backwards Explicit
Congestion Notification
FECN
Forward Explicit
Congestion Notification
DE
Discard Eligibility
FCS
Frame Check Sequence
Dados
Até 16 KB

10. Enlaces WAN
• Frame Relay
• DLCI - Data Link Connection Identifier
• Identifica o caminho entre 2 switchs
• Regras criadas manualmente
• PVC - Permanent Virtual Circuit
"quadros com DLCI = x devem ser encaminhados para o switch y"

11. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)

12. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Roteador da matriz:
Destino = subrede Filial 1 → DLCI = 12

13. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch 1
DLCI = 12 → saída p2 com DLCI=22

14. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch 2
DLCI = 22 → saída p2 com DLCI=60

15. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch 3
DLCI = 60 → saída p4 com DLCI=89

16. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Ex: comunicação entre Matriz e Filial 1
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Roteador da Filial
Recebe o quadro da Matriz

17. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
• congestionamento = recurso < demanda
• soluções:
• aumentar recursos
• diminuir demanda

18. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch S2
congestionamento em sua porta P1

19. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch S2
Notifica os switchs seguintes ao fluxo que
existe congestionamento: FECN=1
Forward Explicit Congestion Notification

20. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch S2
Notifica os switchs da origem do fluxo que
existe congestionamento: BECN=1
Backward Explicit Congestion Notification

21. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Switch S1
Deve diminuir o fluxo em direção a S2,
descartando quadros
obs: quem pode corrigir o
congestionamento é S1 e não S2 !!!!

22. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Controle de Congestionamento
• Quadros "descartáveis"
• possuem bit DE (Discard Eligibility)=1
• descartados em situações de congestionamento
• marcados de acordo com os valores de garantia
de banda do link

23. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Garantia de banda
• O link FR possui:
• CIR (Commited Information Rate)
• vazão (bps) garantida pelo provedor de serviço
entre origem e destino
• a rede é capaz de suportar o CIR

24. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Garantia de banda
• O link FR possui:
• EIR (Excess Information Rate)
• vazão que a rede pode suportar em casos de
ociosidade do link
• maior que a CIR
• quadros na faixa de vazão da EIR possuem DE=1

25. Enlaces WAN
• Frame Relay
• Garantia de banda
• O link FR possui:
• PIR = CIR + EIR - capacidade do link
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)

26. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Mesmos objetivos do Frame Relay
• Criação de circuitos entre LANs
• Utiliza quadros pequenos → células
• 53 bytes
• classificadas conforme dados → QoS
• permite convergência (voz, dados, vídeo) em um
único circuito

27. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Identificador de circuito:
• VPI = Virtual Path Id
• VCI = Virtual Circuit Id
• VPI + VCI das redes ATM = DLCI das redes Frame Relay

28. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Exemplo de circuito
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)

29. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Cabeçalho da célula
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)

30. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Cabeçalho da célula
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
Célula UNI
User-Network Interface
Entre Roteador e Switch 1
Célula NNI
Network-Network Interface
Entre Switchs

31. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Cabeçalho da célula
fonte: Loureiro, Schmitt, Peres e Oliveira - Redes de Computadores III - Nível de Enlace e Físico (Bookman)
GFC
Generic Flow Control
não utilizado
VPI
Virtual Path Id
caminho a ser utilizado pela célula
VCI
Virtual Circuit Id
identificação do circuito da célula
dentro do caminho
PT
Payload Type - 3 bits
bit 1 - tipo de dado:
0=usuário 1=controle
bit 2 - congestionamento
0=não 1=sim
bit 3 - fim de fluxo AAL5
0=não 1=sim
CLP
Cell Loss Priority
indica célula
descartável
(igual ao DE do FR)
HEC
Header Error
Control
verificação de
erros

32. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Camada intermediária AAL (ATM Adaptation Layer)
• transparência do funcionamento da ATM para
camadas superiores
• segmentação das células
• classificação de células

33. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Classes:
• AAL 1 - Constant Bit Rate
• vazão constante
• voz, vídeo, …
• utilização de células vazias (dummy payload) para
manter o fluxo

34. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Classes:
• AAL 2 - Variable Bit Rate
• vazão variável, porém com garantia de QoS
• voz, vídeo com compressão
• rajadas (sem dummy payload)

35. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Classes:
• AAL 3/4 - Variable Bit Rate
• vazão variável, sem garantia de QoS
• possibilidade de delay
• rajadas

36. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Classes:
• AAL 5
• transporte de dados sem QoS
• sem controle de vazão
• rajadas
• IP sobre ATM

37. Enlaces WAN
• ATM - Asynchronous Transfer Mode
• Classes:
• Prática:
• transporte de voz e vídeo CBR = AAL 1
• transporte de voz e vídeo VBR = AAL 2
• transporte de dados (IP) = AAL 5

38. Enlaces WAN
• Internet
• ligações de LANs através da "nuvem"
• layer 3 → roteamento IP
• controle de congestionamento/queda de link
• troca de informações entre roteadores

39. Enlaces WAN
• Internet
• vantagens em relação à switching (ATM/FR):
• conexões entre enlaces distintos através de
roteamento
• tolerância a falhas (rotas dinâmicas)
• desvantagens:
• mais complexo (lento)
• sem circuitos → sem controle de QoS

40. Enlaces WAN
• A "nuvem" - visão dos ISP
• ISP (Internet Service Providers)
• provedores de acesso → Internet, ATM, FR, voz, …
• necessidade de uma nuvem com múltiplas tecnologias

41. Enlaces WAN
• A "nuvem" - visão dos ISP
• tecnologias mais confiáveis (menor downtime)
• necessidade de maior agilidade no envio de quadros
• solução única com:
• switching (mais rápido)
• diminuição da complexidade da nuvem
• possibilidade de convergência
• tolerância a falhas
• tecnologia única
→ MPLS

42. Enlaces WAN
• MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
• formado por nuvem de switchs
• criação de circuitos origem/destino
• circuitos baseados em uma "label"
• ex:
• FR → label = DLCI
• ATM → label = VPI/VCI

43. Enlaces WAN
• MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
• para internet:
• feito o roteamento na borda da nuvem
• conforme o resultado do roteamento → circuito
• adicionada uma label ao datagrama IP
• a label é similar à tag das VLANs
• os datagramas "cruzam" a nuvem através dos circuitos

44. Enlaces WAN
• MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
• para internet:
• IPv6 com suporte a circuitos
• campo Flow Label
• MPLS utiliza o Flow Label para identificação do
circuito

45. Enlaces WAN
• MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
• tolerância a falhas
• switchs trocam informações de circuitos
• inserção/queda de switchs
• tabelas de circuitos
• informações sobre os circuitos
• possibilidade de reconfiguração dinâmica
• similar à internet

46. Enlaces WAN
• MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
• cria-se uma núvem de tecnologia única (MPLS)
• ISP fornece links ATM, FR, Internet, ...