Roteamento e Camada de Rede

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1
Prof. Amilton Carlos Rattmann
Comunicações Digitais
Aula 5
Conversa Inicial
Enlaces ponto a ponto
Meios compartilhados
A C
B
A
B
C
A B
C
Objetivos da camada de rede
Dispositivos sem conexão direta
A
B
C
B CA
A C
B
R
TS
X
Formação da rede
K
I
J
B CA
M O
N
R
TS
X
2
Alteração na topologia da rede
K
I
J
B CA
M O
N
R
TS
X
Repasse e roteamento
Repasse
Encaminhamento de pacotes recebidos por 
uma para outra interface, pela consulta de uma 
tabela de destinos, para atingir o dispositivo de 
destino
Roteamento
Construir a tabela de destinos de cada 
dispositivo conforme a topologia de rede, de 
forma que todos os dispositivos possam se 
comunicar dentro da rede
Repasse
Elemento de 
comutação
Interface 3
E           F
Interface 4
E           F
Interface 5
E            F
Processamento da 
camada de enlace e física
Interface 1
F           E
Interface 2
F          E
Processamento da 
camada física e de enlace
Fila de entrada Fila de saída
Consulta de rota 
e interface de 
saída
Roteamento
B CA D
E F
P. R. P. R. P. R. P. R.
P. R. P. R.
Rota   IF Dist
B 1 1
C 1 2
D 1 3
E 1 2
F 1 3
Rota IF Dist
A 1 1
C 2 1
D 2 2
E 3 1
F 3 2
1 1 2 1 2 1
3
1
2 1 Rota IF Dist
C 1 1
B 1 2
A 1 3
F 2 1
E 2 2
2
2
P. R.: Processo de roteamento
IF: Interface
Dist: Distância (saltos)
Melhorar a estabilidade e atualização da 
tabela de rotas: 
Atualização para rotas melhores
Desativação de rotas por queda de enlace 
Agregação de rotas
Regras gerais importantes Atualização para rotas melhores
B CA
E
P. R. P. R. P. R.
P. R.
1 1 2 1 2
3
1
2
P. R.: Processo de 
roteamento
IF: Interface
Dist: Distância (saltos)
Rota   IF Dist
B 1 1
C 1 2
D 1 3
E 1 2
F 1 3
C  B, 1, 1
Dist(C‐B) = 1
Dist(A‐C) = 2
Dist(A‐B) = 3
Rota Pior!
3
Desativação de rotas por queda de enlace
P. R.: Processo de roteamento
IF: Interface
Dist: Distância (saltos)
B CA D
E F
P. R. P. R. P. R. P. R.
P. R. P. R.
Rota IF Dist
A 1 1
C 2 1
D 2 2
E 3 1
F 3 2
1 1 2 1 2 1
3
1
2 1
2
2
Rota IF Dist
A 1 1
E 3 1
F 3 2
D      3      3
C      3      4
Rotas 
reativadas
Agregação de rotas
B CA D
E F
P. R. P. R. P. R. P. R.
P. R. P. R.
Rota IF Dist
B 1 1
C, E 1 2
D, F 1 3
1 1 2 1 2 1
3
1
2 1
2
2
P. R.: Processo de roteamento
IF: Interface
Dist: Distância (saltos)
A B
RNR
RR
t
t
Tempo de 
resposta
Taxa de 
crescimento 
do bloco
Controle de fluxo
Pacote de controle
Partida lenta
Endereçamento na camada de rede
Organização
Padronização
Hierarquização
Localização
Roteamento
Endereçamento Partes de um endereço
Endereço telefônico
55 41+ 69999999
ITU-T E.164
grebeshkovmaxim / 
Shutterstock
Anton Shahrai / Shutterstock
kwarkot / Shutterstock
4
Partes de um endereço
Endereço IPv4
Endereço IPv6
203.0.113 .123 /24
Máscara
Endereço
de rede
Endereço de 
dispositivo
Endereço IPv4
2001:DB8:0:0 :0:3423:0:FA42 /64
MáscaraEndereço de rede Endereço de dispositivo
Endereço IPv6
203.0.113.0/24
203.0.113.123
203.0.113.26
203.0.113.101
2001:DB8::/32
2001:DB8:0:0:0:3423:0:FA42
2001:DB8:0:0:0:1:EDA:3432
2001:DB8:0:3421:0:1:A432
Agrupamento de endereços
Roteamento na rede
Rotas locais
Rotas conectadas
Rotas estáticas
Rotas dinâmicas
Determinação de rotas
Centralizados
Descentralizados
Sensíveis a carga
Não sensíveis a carga
Sistemas de roteamento dinâmicos
B CA
E
SRD SRD SRD
SRD
1 1 2 1
3
1 2
2
5
2
3
2
B CA
ESRC
1 1 2 1
3
1 2
2
5
2
3
2
Roteamento
B CA D
E F
1 1 2 1 2 1
3
1
2 1
2
2
B  1
C, D, E, F  1
A  1
C  2
E  3
D, F  2
F, D  3 C  1
F  2
A, B, E  1
F, C, E, B  2
34
3 3
B  1
F  2
C  3
A  1
D  2
D  3
B  1
D  2
F  3
E  4
A  1
A  4
5
Algoritmos para roteamento automático
Vetor de distância (distance-vector - DV)
Visão local
Mudança na topologia
Mais lento
Menor tráfego de mensagens de 
roteamento
Comparação entre algoritmos DV e LS
Estado de enlace (link-state – LS)
Visão global
Mudança do custo
Mais robusto
Mais complexo
Processo de determinação
caminhos de menor custo no DV
A C
B
1
3
1
1ª iteração
A A B C
A 0 1 3
B ∞ ∞ ∞
C ∞ ∞ ∞
B A B C
A ∞ ∞ ∞
B 1 0 1
C ∞ ∞ ∞
C A B C
A ∞ ∞ ∞
B ∞ ∞ ∞
C 3 1 0
2ª iteração
A A B C
A 0 1 2
B 1 0 1
C 3 1 0
B A B C
A 0 1 3
B 1 0 1
C 3 1 0
C A B C
A 0 1 3
B 1 0 1
C 2 1 0
3ª iteração
A A B C
A 0 1 2
B 1 0 1
C 2 1 0
B A B C
A 0 1 2
B 1 0 1
C 2 1 0
C A B C
A 0 1 2
B 1 0 1
C 2 1 0
A
B
C
D
E
F
3
2
1
2 3
1
5
2
1
5
𝒅𝒙 𝒚 𝒎𝒊𝒏𝒗 𝒄 𝒙, 𝒗 𝒅𝒗 𝒚
𝒅𝒂 𝑭 𝒎𝒊𝒏𝒗 𝒄 𝒂, 𝒄 𝒅𝒄 𝒇
𝒅𝒂 𝑭 𝒎𝒊𝒏𝒗 𝟏 𝟑 𝟒
Processo de determinação
caminhos de menor custo no LS
A
B
C
D
E
F
3
2
1
2 3
1
5
2
1
5
Nó Custos c(x,v) + dv(y)
A N' c(x,v) b c d e f
1 a 0 2 1 5 ∞ ∞
2 ac 1 2 4 2 ∞
3 ace 2 2 3 4
4 aceb 2 3 4
5 acebd 3 4
6 acebdf 4
Nó Custos c(x,v)+dv(y)
B N' c(x,v) a c d e f
1 b 0 2 2 3 ∞ ∞
2 ba 2 2 3 ∞ ∞
3 bac 2 3 3 ∞
4 bacd 3 3 8
5 bacde 3 5
6 bacdef 5
𝒅𝒙 𝒚 𝒎𝒊𝒏𝒗 𝒅𝒙 𝒚 , 𝒄 𝒙, 𝒗 𝒅𝒗 𝒚
6
Qualidade de serviço
Tráfego sensível a perdas
Admite atrasos
Não admite perdas
Tráfego sensível a latência
Admite perdas
Não admite atrasos
Tráfego misto
O serviço
Vídeo
Delay: 150 ms
Jitter: 30 ms
Banda maior
Varia com o tipo de codec
Tráfego de voz e vídeo Parâmetros de QoS (PHB)
IPv4: ToS  DSCP
Seletor de 
classe
DSCP 
(binário) PHB AFx1 AFx2 AFx3
CS0 000000 BE 000000
CS1 001000 AF1x 001010 001100 001110
CS2 010000 AF2x 010010 010100 010110
CS3 011000 AF3x 011010 011100 011110
CS4 100000 AF4x 100010 100100 100110
CS5 101000 EF 101110
CS6 110000
CS7 111000
RFC 3260, RFC 
3246 e RFC 5290 Campo de controle do protocolo IPv4
Classe de Aplicação PHB Aplicação
Telefonia VoIP EF Telefones IP
Controle de Rede AF31 Protocolo de roteamento
Sinalização AF21 Sinalização de processos 
Melhor esforço BE Outros fluxos
Classificação de tráfego e
codificação de comportamento
FIFO (First in first out)
Entrada da fila 124 36 5
Saída para a  IF  124 36 5
E. C. IF 3 F
IF 4
IF 5
IF 1
IF 2
Pacote prioritário
7
Enfileiramento prioritário
A fila 
prioritária 
está 
vazia?
Pacotes
Classificador Fila prioritária
Fila comum
278
5 4
Ordem no 
enlace de saída
69 3 1
Coordenador de saída
2783 1
Enfileiramento prioritário 
com varredura cíclica
Pacotes
Classificador Fila prioritária
Fila comum
278
5 4
Ordem no 
enlace de saída
69 3 1
Coordenador de saída
278 3 1
Enfileiramento prioritário com
disciplina ponderada justa (WFQ)
Pacotes
Classificador Fila prioritária
Fila comum
278
5 4
Ordem no 
enlace de saída
69 3 1
Coordenador de saída
278 3 1
w1
w2
𝑤 1 𝑡 𝑤 . 𝑡 𝑅
𝑅. 𝑡
𝑡
Estratégia Leaky Bucket (balde furado)
Fluxo de 
entrada
Fluxo de 
Saída(A) TA
Taxa de 
transmissão
TR
TP
TM
(B)
TM: taxa média
TR: tamanho da rajada
TP: taxa de pico
TA: período de análise
A operação conjunta de mecanismos tem nos 
oferecido, em dispositivos comerciais, a 
melhor estratégia de QoS
Marcação de pacotes
Filas de baixa latência
FIFO
WFQ
Leaky bucket
Estratégias de aplicação