Fundamentos de Redes: Gerência, Protocolos e Comutação

Gerência de Redes OSI e o Protocolo CMIP

O modelo OSI de gerenciamento é baseado no modelo Agente/Gerente e utiliza o protocolo CMIP (Common Management Information Protocol), que é um protocolo complexo e robusto.

Atividades de Projeto e Desenvolvimento de Protocolos

As principais atividades relacionadas ao projeto e desenvolvimento de protocolos incluem:

• Especificação Informal: Realizada em linguagem natural (português, inglês, etc.), mas apresenta problemas por ser dúbia.
• Especificação Formal: Visa corrigir possíveis problemas existentes na especificação informal, através do uso de técnicas formais. Isso envolve:
  • Linguagens de programação de baixo e/ou alto nível.
  • Modelos de transição (Redes de Petri, Máquinas de Estados Finitos - MEF).
  • Ferramentas (plataformas) para especificação formal.
• Verificação: Analisar se tudo está correto na fase de especificação formal. Por exemplo, verificar se todos os estados da MEF são atingíveis, se pode ocorrer deadlock, e checar erros de sintaxe e semântica.
• Validação (Avaliação de Desempenho): É realizada uma análise de desempenho, considerando parâmetros e métricas, tais como: tempo de resposta, vazão (escoamento), utilização dos recursos e/ou serviços (disponibilidade), banda passante, perda de pacotes, atraso, jitter, etc.
• Implementação: Considerando modelos de transição, nesta fase ocorre a elaboração do programa, usando linguagens de baixo e/ou alto nível, com verificações sintáticas e semânticas. Muitas ferramentas de especificação formal permitem gerar automaticamente o código fonte em linguagem de alto nível.
• Testes: Verificação se os valores das variáveis de entrada geram os valores das variáveis de saída esperadas. Os testes podem ser realizados automaticamente usando certas ferramentas de especificação formal.

Análise de Transmissão e Protocolos de Máquina de Estados

A. Transmissão de QU da Máquina 2 para Máquina 1

Entradas (E): {QU, DADO IN, ACK IN}
Saídas (S): {DADO OUT, CT, ENVU, ACKOUT, DT}

Transições:

• [QU / DADO OUT, CT]: Ao receber o QU no BE1, ocorre a transição do estado (EN, AQ) para o estado (ER, AQ), ligando o temporizador "LT" e colocando "DadoOut" no buffer "ES2".
• [DADO IN / ACK OUT, ENVU]: Ao receber "DadoIn" no "BE2", a Máquina 1 permanece no mesmo estado (EU, AQ), colocando ENVU no "BS1" e ACKOUT no "BS2".
• [ACK IN / DT]: Ao receber "ACKIN" no BE2 da Máquina 2, o temporizador "DT" é desligado, voltando para o estado inicial.

B. Chegada de DADO IN com Erro na Máquina 1

Entradas (E): {DADO IN, Temporização}
Saídas (S): {CT, DADO OUT}

Transições:

Como o DadoIn chega com erro, nenhuma transição é realizada na Máquina 1.

• [Temp. / DADO OUT, CT]: Como o ACKOUT da Máquina 1 não foi enviado e não chegou ACKIN na Máquina 2, "estourou" o limite de "time out", resetando o timer da Máquina 2 e reenviando o DadoOut.

A partir deste instante, passa a ocorrer tudo que foi apresentado na resposta da questão 3A, caso o DadoIn chegue corretamente na Máquina 1. Caso contrário, volta a ocorrer tudo que foi apresentado na questão 3B.

C. Transições com Perda de ACKOUT e Duplicidade

Entradas (E): {DADO IN, Temporização}
Saídas (S): {ENVU, ACKOUT, DADO OUT}

Transições:

• [DADO IN / ACK OUT, ENVU]: Supondo que o DadoIn chegue em BE2 da Máquina 1, a paridade é verificada e ocorrerá a transição, colocando "ENVU" no BS1 e "ACKOUT" no BS2 da Máquina 1.
• [Temp / DADO OUT, CT]: Como o "ACKIN" nunca chegará ao BE2 da Máquina 2 (talvez devido à ocorrência de um ruído nos bits que representam o "ACKOUT"), ocorrerá "time out" porque chegará algo diferente de ACKOUT no BE2 da Máquina 2.

O timer será resetado e DADO OUT será novamente colocado no BS2 da Máquina 2, chegando "DADO IN" em BE2 da Máquina 1. Ocorrerá novamente a transição [DADO IN / ACK OUT, ENVU], onde, após verificar a paridade, será enviado ACKOUT para BS2 e "ENVU" para BS1 da Máquina 1, resultando na duplicidade de dados recebidos pela camada de rede da Máquina 1.

Padrões IEEE 802.4 (Token Bus) e 802.5 (Token Ring)

IEEE 802.4 - Token Bus

Neste protocolo, temos a mesma configuração física usada no IEEE 802.3 (barramento), sendo que um token é repassado entre os computadores da rede, definindo qual computador irá realizar a transmissão para os demais.

IEEE 802.5 - Token Ring

No Token Ring, podemos conectar até 256 computadores seguindo o formato de anel físico. O computador que estiver com o token transmitirá as mensagens para os demais computadores.

Comutação de Pacotes vs. Comutação de Circuitos

Comutação de Pacotes

A comutação de pacotes não tem reserva de recursos. O meio é compartilhado (multiplexação estatística), e o encaminhamento de pacotes é nó a nó (com processamento em cada nó). Os pacotes precisam ter endereço de destino e não há garantia de entrega (serviço de melhor esforço).

Comutação de Circuitos

A comutação de circuitos usa meio físico dedicado, o que implica recursos dedicados por conexão e limita quantos usuários podem reservar o meio. Os recursos dedicados podem oferecer garantias de qualidade, mas também resultam em ociosidade e, consequentemente, desperdício de recursos. A comutação de circuitos requer estabelecimento e término de conexão. O processamento nos nós intermediários ocorre somente na fase de estabelecimento da conexão.

Endereçamento IP e Resolução de Endereços (ARP)

Limites de Redes e Hosts (Exemplo de Classe A)

Embora a questão não especifique a classe, os valores fornecidos (2⁷ - 2 redes e 2²⁴ - 2 IPs/hosts) correspondem tipicamente à Classe A:

• Redes disponíveis: (2⁷) - 2
• IPs/Hosts disponíveis: (2²⁴) - 2

Resolução de Endereço IP para Endereço Físico (ARP)

Quando o Sistema A (que possui um pacote para o IP 141.23.56.23) precisa repassar o pacote para a camada de enlace de dados, ele não conhece o endereço físico (MAC) do receptor (Sistema B).

Para resolver isso, o Sistema A utiliza o ARP (Address Resolution Protocol) para:

1. Transmitir em broadcast um pacote ARP Request, perguntando o endereço físico do sistema cujo endereço IP é 141.23.56.23.
2. Este pacote é recebido por todos os sistemas interconectados na rede física, mas apenas o Sistema B responderá.
3. O Sistema B envia um pacote ARP Reply que inclui seu endereço físico.

Agora, o Sistema A pode enviar todos os pacotes que tiver para este destino, usando o endereço físico que recebeu.

Resolução de Endereço em Redes Token Ring (Pronet)

Como ocorre a resolução de endereço Internet na Pronet (Token Ring)?

Para redes Ethernet, é usado o mapeamento dinâmico via ARP para achar o endereço faltante. Para a Pronet (Token Ring), podemos usar o mapeamento estático, que envolve a criação de uma tabela que associa um endereço lógico (IP) a um endereço físico (MAC).

Essa tabela é armazenada em cada máquina da rede. Cada máquina que conhece o IP da outra, mas não seu endereço físico, pode pesquisar na tabela.