Redes Avançadas

1. Redes Avançadas Prof. Mateus Raeder Universidade do Vale do Rio dos Sinos- São Leopoldo -

2. Redes Ad Hoc • Relembrando... O que são? • “Ad Hoc” vem do latim “para este fim” • Situações nas quais os problemas são resolvidos de uma maneira improvisada • Em redes: • Dispositivos que podem criar uma rede sem uma infra-estrutura prévia de comunicação • Não há a idéia de um nó central, eliminando a necessidade do roteador • Ligações entre os nós são independentes • Se uma ligação falhar, as outras continuam ativadas Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

3. Redes Ad Hoc • Vantagens • Flexibilidade • Conveniência • Desvantagens • Aumento da complexidade, principalmente de roteamento de informações Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

4. Roteamento • O que fazem os algoritmos de roteamento? • Procuram estabelecer uma rota entre dois hosts de uma rede • Para entrega de pacotes • Mapeiam a topologia da rede • Em redes cabeadas, existem dois principais tipos de algoritmos de roteamento • Link-state • Distance vector Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

5. Roteamento • Em MANETs (Mobile Ad hoc Networks) • Grande grau de mobilidade dos seus componentes • O caminho entre dois participantes da rede pode ser alterado • Protocolos de redes cabeadas mostraram-se ineficientes para este tipo dinâmico de rede • Para suprir os problemas dos protocolos de roteamento para redes cabeadas, surgiram os protocolos de roteamento para redes ad hoc Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

6. Protocolos de Roteamento • Qualidades desejáveis nos protocolos de roteamento • Livre de loops: evitar rotas circulares que não atingem o destino; • Operações baseadas em demanda de trafego: deve ter a capacidade de se adaptar a diferentes condições de tráfego; • Segurança: o protocolo de roteamento deve poder evitar as mais variadas formas de ataque; • Períodos de sonolência: capacidade de adaptar-se a períodos de inatividade dos hosts móveis (avisados com antecedência ou não); • Suporte a links unidirecionais: tipicamente algoritmos de roteamento para redes ad hoc assumem links bidirecionais, sendo que muitas propostas não funcionam sobre links unidirecionais; Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

7. Protocolos de Roteamento • Taxonomia • Modelo de Comunicação: • Canais Múltiplos: muitos mecanismos de multiplexação; • Canais Simples: um único mecanismo de multiplexação; • Estrutura • Uniformes: todos os terminais possuem o mesmo papel; • Não-Uniformes (hierárquicos): terminal com papel especial; • Estado da Informação • Baseado em Topologia: utiliza o estado do enlace (link-state); • Baseado em destino: utiliza a distância até o destino (distance-vector); • Escalonamento • Pró-ativos (table-based) • Reativos (on-demand) Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

8. Protocolos de Roteamento • Duas classificações que veremos • Protocolos de Roteamento Pró-ativos • Protocolos de Roteamento Reativos Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

9. Protocolos de Roteamento • Protocolos de Roteamento Pró-Ativos • Cada host (nodo) mantém informações de roteamento para todos os outros nodos da rede • Utilizando diversas tabelas para controle • Estas tabelas são atualizadas de acordo com as mudanças da rede • As diferenças entre os protocolos são basicamente • Como a informação é atualizada e detectada • Como lidam com as tabelas de roteamento • Quantidade de tabelas de roteamento Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

10. Protocolos de Roteamento • Protocolos de Roteamento Pró-Ativos • Neste tipo de protocolo, busca-se que sempre haja uma rota entre todos os hosts • Assim sendo, as rotas são continuamente atualizadas • As informações de mudanças são propagadas por toda a rede para manter a consistência Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

11. Protocolos de Roteamento • Vantagem dos algoritmos pró-ativos: • Disponibilidade imediata de uma rota para entrega dos pacotes de comunicação • Redução no atraso na transmissão inicial dos pacotes de comunicação • Desvantagens: • Mobilidade provoca intervalos consideráveis de perda de conectividade, dispara descoberta de novas rotas • Carga elevada de mensagens de roteamento entre os nodos comunicantes Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

12. Protocolos de Roteamento Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

13. Protocolos de Roteamento • Protocolos de Roteamento Reativos • Não armazena informação sobre rota até o destino • Somente quando realmente quer transmitir dados faz a descoberta da rota • Tenta reduzir o overhead dos protocolos pró-ativos • Assim, a rota é determinada e mantida pelos hosts que querem enviar dados para outro • Descoberta de rota geralmente através de flooding na rede • Quando um host no caminho é encontrado, responde Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

14. Protocolos de Roteamento • Protocolos de Roteamento Reativos • Podem ser classificados em dois tipos: • Source routing • Hop-by-hop • Source routing • Cada pacote carrega toda a informação do roteamento • Os nodos intermediários encaminham os pacotes de acordo com o que está no pacote • Nodos intermediários não precisam guardar informações atualizadas para cada rota para enviar ao destino Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

15. Protocolos de Roteamento • Source routing: funcionamento básico • Cada terminal de origem (TO) possui uma tabela de rotas para os terminais de destino (TD) • Quando o TO vai transmitir verifica sua tabela de rotas • TD está na tabela: emite a mensagem para o TD (com a rota para alcançar o TD no cabeçalho) • TD não está na tabela: deve iniciar fase de descoberta de rota • Quando terminal recebe um pacote ele verifica se ele é o TD: • É o TD: envia a resposta de confirmação • Não é TD: propaga o pacote para o próximo terminal de acordo com a rota contida no cabeçalho da mensagem • Se escutar o próximo terminal: assume envio correto • Se não escutar o próximo terminal: mensagem de erro é respondida para o TO, que começará uma fase de manutenção de rota Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

16. Protocolos de Roteamento • Exemplo TD TO Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

17. Protocolos de Roteamento • Protocolos de Roteamento Reativos • Podem ser classificados em dois tipos: • Source routing • Hop-by-hop • Hop-by-hop • Também conhecida como point-to-point • O pacote enviado carrega apenas o endereço de destino e o next hop • Os nodos intermediários usam suas tabelas de roteamento para encaminhar os pacotes Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

18. Protocolos de Roteamento • Hop-by-hop: funcionamento básico • Cada TO possui uma tabela de rotas para os terminais destino • Quando o TO quer transmitir, verifica a sua tabela de rotas • TD está na tabela: emite o pacote para o próximo terminal • TD não está na tabela: deve iniciar uma fase de descoberta de rota • Quando um terminal recebe um pacote ele verifica se ele é o TD: • É o TD: envia a resposta de confirmação • Não é o TD: consulta a sua tabela de rotas • TD está na tabela de rotas: encaminha o pacote para o próximo terminal (de acordo com a sua tabela de roteamento) • TD não está na tabela: pacote de erro é respondido para o TO, que começará uma fase de manutenção de rota Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

19. Descoberta de Rota 1 2 3 4 5 6 Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

20. Manutenção de Rota • Monitoramento da rota por parte dos nós • Ao repassar o pacote, nós aguardam por algum tipo de reconhecimento por parte do próximo nó • Se o terminal que está roteando o pacote não receber nenhum reconhecimento vindo do próximo salto, envia um pacote de erro de rota de volta para o TO • Esse pacote contém (principalmente): • O nó que detectou o erro • O nó que não foi alcançado • O TO deve atualizar sua tabela • Todas as rotas que utilizam esse enlace devem ser apagadas Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

21. Manutenção de Rota Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

22. Protocolos de Roteamento • Vantagens dos Protocolos Reativos • Otimização da utilização da rede • Rotas mais dinâmicas nas mudanças na rede • Cada nodo terá a melhor rota (no momento) para o destino • Desvantagens • Retardo inicial quando a rota precisa ser encontrada • Os nodos intermediários devem armazenar e manter informações sobre o roteamento para todas as rotas ativas Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

23. Protocolos de Roteamento Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder

24. Protocolos de Roteamento • Ainda podem ocorrer situações híbridas • Geralmente para redes maiores • Grupos podem ser organizados (clusters) • Diferentes algoritmos podem ser utilizados para o roteamento dentro e entre os grupos • Um nodo (geralmente chamado clusterhead) controlam os dados que chegam e saem de cada grupo Redes Avançadas – Prof. Mateus Raeder