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Capítulo 1 - INTRODUÇÃO - · PDF fileTopologia intermediária é topologia parcialmente ligada ou topologia em grafo (figura 2.5). Nem todas estações se encontram ligadas mas

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Captulo 1 - INTRODUO

Comunicao uma das maiores necessidades da sociedade humana. Desenvolvidadesde os ancestrais (fumaa, etc.)

Telgrafo (1838 por Samuel Morse) inaugura a era de comunicao por sinaiseltricos (telefone, rdio, tv).

Outras reas tiveram grande evoluo, p. ex. processamento e armazenagem deinformaes. Computadores foram, provavelmente o maior avano do sculo.

Conjuno destas tecnologias (comunicao e processamento de informaes)revolucionou o mundo moderno.

EVOLUO DOS SISTEMAS DE COMPUTAO

Dcada de 60 -

computadores enormes e pesados.

operao apenas por tcnicos altamente especializados.

processamento de jobs em batch.

avanos no sentido de terminais interativos atravs de linhas de comunicao e deprocessamento em time-sharing com novas tcnicas de processamento (S.O.).

Dcada de 70

avano no sentido de distribuio da capacidade computacional.

requisitos operacionais de micros e minis computadores se tornam menos rgidos.

desenvolvimento tecnolgico levou a contnua reduo do custo das mquinas, facilitandosua difuso e disperso.

Dcada de 80

alto custo de alguns perifricos motivou a evoluo de tcnicas de interconexo para seu usocompartilhado.

interconexo motivou o estudo de ambientes computacionais cooperativos.

requisitos de desempenho, confiabilidade e modularidade levaram ao desenvolvimento tantode processamento paralelo como de processamento distribudo.

EVOLUO DAS ARQUITETURAS

Computadores projetados at dcada de 80 sempre foram baseados no modelode Von Neumann - mecanismo simples para processamento puramente sequencial.

Novas arquiteturas foram propostas, como: sistemas de CPU nica e mltiplasunidades funcionais, mquinas pipeline, processadores de matriz (array processors).

Sistemas de Multiprocessadores Fortemente Acoplados (vrios elementosprocessadores com sequncias mltiplas e independentes compartilhando espao dememria) contornam o controle centralizado de Von Neumann, tendo comocaractersticas:

dois ou mais processadores com capacidades aproximadas, todos os processadores dividem o mesmo acesso memria, canais de entrada/sada, unidades de controle e perifricos so partilhados, um nico sistema operacional controla todo o sistema.

Sistemas de Processamento Distribudo (Fracamente Acoplados): coleo deprocessadores interconectados lgica e fisicamente, colaboram na execuocooperativa de uma aplicao, mas com controle geral descentralizado. Tm comocaractersticas:

A interao entre processadores se d por troca de mensagens.

mnima interferncias nas tarefas paralelas favorece desempenho.

no se obtm simultaneidade mas sim sincronismo.

modularidade permite maior confiabilidade.

alta expansibilidade.

Vantagens de Sistemas multiprocessados (fortemente/fracamente acoplados)

relao custo/benefcio dos microprocessadores.

responsividade.

modularidade.

confiabilidade.

concorrncia.

Desvantagens de Sistemas multiprocessados

software aplicativo mais complexo.

decomposio de tarefas mais complexa.

software de diagnstico mais difcil.

fortemente dependente da comunicao.

difcil o estabelecimento de controle do sistema.

Redes de Computadores - conjunto de mdulos processadores capazes de trocarinformaes e compartilhar recursos quando interligados por um sistema decomunicao. Sistema de comunicao corresponde a um arranjo topolgicointerligando processadores atravs de enlace fsico e de suas regras (protocolos).

Redes Locais - LANs (Local Area Network)

surgiram em laboratrios de pesquisa e universidades.

buscam compartilhar informao e recursos, preservando a independncia deprocessamento.

cobrem distncias entre 100 m e 25 Km.

apresentam altas taxas de transmisso (0,1 a 100 Mbps).

apresentam baixas taxas de erros (10-8 a 10-11).

geralmente pertencem propriedade privada

Redes Metropolitanas - MANs (Metropolitan Area Networks)

cobrem reas metropolitanas.

apresentam caractersticas semelhantes s LANs.

apresentam maiores taxas de transmisso que as LANs.

Redes Geogrficamente Distribudas -WANs (Wide Area Networks)

compartilhamento de recursos especializados por usurios dispersos geogrficamente.

por questes de custo so gerenciadas por organismos pblicos.

tambm devido a custos, apresentam taxas de transmisso mais baixas (normalmente daordem de centenas de Kbps).

Parmetros para comparao de redes

Cada arquitetura possui caractersticas que afetam sua adequao a certa aplicao em particular. Osatributos mais considerados so:

custo - referente a estaes de processamento, de interfaces com o meio de comunicao edo prprio meio de comunicao.

retardo de transferncia - soma do retardo de acesso (intervalo de tempo entre a gerao damensagem e sua efetiva captura do meio para transmisso) com o retardo detransmisso (intervalo de tempo entre o incio da transmisso pela estao origem e suaefetiva recepo pela estao destino).

desempenho (intimamente relacionado com velocidade, retardo de transferncia) -capacidade efetiva de transmisso da rede, afetado pela escolha estrutura de conexo,protocolos de comunicao, meios de transmisso e utilizao da rede.

confiabilidade - avaliada em termos de diversos fatores:

do tempo mdio entre falhas - MTBF (Medium time between failures) - geralmente medidoem horas e relacionado com componentes,

tolerncia a falhas - capacidade de recuperao automtica aps uma falha,

degradao amena (gracefull degradation) - relacionada com a prpria aplicao,

tempo de reconfigurao entre falhas - relacionado com ativao de caminhos alternativosaps falhas,

tempo mdio de reparo - MTTR (medium time to repair) - relacionado com redundncia,autoteste e manuteno.

modularidade - refere-se a possveis alteraes de desempenho e funcionalidade(modificao, crescimento e uso de componentes bsicos) da rede sem alterao do projeto.

compatibilidade (interoperabilidade) - capacidade da rede em ligar-se a dispositivosproduzidos por vrios fabricantes.

sensibilidade tecnolgica - capacidade de suportar inovaes tecnolgicas.

Captulo 2 - TOPOLOGIAS

TOPOLOGIA de uma rede de comunicao - forma com que os enlaces fsicos e os ns decomutao se organizam de forma a criar caminhos fsicos entre estaes conectadas pela rede.

2.1 - LINHAS DE COMUNICAO

Ligaes fsicas podem ser:

ligaes ponto-a-ponto - presena de apenas dois pontos de comunicao, um em cadaextremidade do enlace ou ligao,

ligaes multiponto - presena de trs ou mais dispositivos de comunicao podendo utilizaro mesmo enlace.

Figura 2.1 - Tipos de ligao

A forma de comunicao atravs do meio fsico pode ser tipo:

simplex - o enlace utilizado apenas em um dos dois possveis sentidos de transmisso. half-duplex - o enlace utilizado nos dois possveis sentidos de transmisso, porm apenas

um por vez. full-duplex - o enlace utilizado simultaneamente nos dois possveis sentidos de

transmisso.

Figura 2.2 - Comunicao simplex, half-duplex e full-duplex

2.2 - REDES GEOGRAFICAMENTE DISTRIBUDAS

Uma alternativa intuitiva para ligao em rede seria topologia totalmente ligada, com ligaesponto-a-ponto mostrado na figura 2.3. Troca de mensagens se d sem enlaces. Uma rede com Npontos teria N(N-1)/2 ligaes. Inviabilidade quanto a custo.

Fig. 2.3 - Topologia totalmente ligada

Outro caso extremo a topologia em anel (figura 2.4). Normalmente tem-se ligao em um nicosentido, com mensagem circulando no anel at atingir o destino.

Fatores limitantes (velocidade e confiabilidade):

aumento de pontos intermedirios entre pontos inicial e final de uma ligao com aumentodo retardo de transmisso;

inexistncia de caminhos alternativos para trfego de mensagens.

Topologia intermediria topologia parcialmente ligada ou topologia em grafo (figura 2.5). Nemtodas estaes se encontram ligadas mas existem caminhos alternativos para caso de falhas oucongestionamentos. Estaes que no tenham ligao com a que desejam alcanar encaminhammensagens a outra que o tenha.

Fig. 2.4 - Topologia em anel

Fig. 2.5 - Topologia em Grafo

Comunicao entre mdulos processadores (DTE-Data Terminal Equipment) pode ser por:

chaveamento de circuitos: canal entre DTEs fonte e destino estabelecido exclusivamenteat que a conexo seja desfeita, como em ligao telefnica.

chaveamento de mensagens: mensagem transmitida a um DTE que a armazena at obtercanal para transmiti-la ao destino ou outro ponto intermedirio.

chaveamento de pacotes: mensagem cortada em pacotes que podem ser transmitidos pordiferentes canais, sendo reagrupada no destino.

Roteamento a escolha de rota entre n origem e n destino. Pode ser realizado:

antes do envio da mensagem - estabelece-se uma conexo entre origem e destino, definindoa rota enquanto perdurar a conexo.

passo a passo - cada n intermedirio do caminho fim a fim escolhe o prximo n quandorecebe a mensagem.

Diversos algoritmos de roteamento foram propostos. desejvel que o roteamento seja adaptativo.

Qualquer topologia que no a totalmente ligada deve definir mecanismos de endereamento.Quando h conexo, endereos de origem e destino s so necessrios no estabelecimento daconexo. Quando no h conexo, cada mensagem ou pacote deve indicar origem e destino.

Redes com chaveamento por pacotes sobrecarreg

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