![Page 1: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/1.jpg)
Camadas de Enlace e Rede Local
transparências baseadas no livro“Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the
Internet”James Kurose e Keith Ross
http://occawlonline.pearsoned.com/bookbind/pubbooks/kurose-ross1/
![Page 2: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/2.jpg)
Capítulo 5: Camada de EnlaceNossos objetivos:❒ entender os princípios por
trás dos serviços da camadade enlace:
❍ detecção de erros,correção
❍ compartilhando um canal broadcast: acesso múltiplo
❍ endereçamento da camadade enlace
❍ transferência de dadosconfiável, controle de fluxo: já visto!
❒ instanciação e implementação de várias tecnologias da camada de enlace
Visão Geral:❒ serviços da camada de enlace❒ detecção de erros, correção❒ protocolos de acesso múltiplo e
LANs❒ endereçamento da camada de
enlace, ARP❒ tecnologias específicas da
camada de enlace:❍ Ethernet❍ PPP
![Page 3: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/3.jpg)
Camada de enlace: definindo o contexto
fluxo real de PDUsRoteador R1
Roteador R4
Roteador R3Roteador R3Roteador R2
protocolode enlace
![Page 4: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/4.jpg)
❒ dois elementos físicos fisicamente conectados:❍ host-roteador, roteador-roteador, host-host
❒ unidade de dados: quadro (frame)
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísica
MMMM
Ht
HtHnHtHnHl MHtHnHl
quadroenlacefísico
protocolode enlace
placa adaptadora
Camada de enlace: definindo o contexto
![Page 5: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/5.jpg)
Serviços da Camada de Enlace❒ Enquadramento, acesso ao enlace:
❍ encapsula datagramas em quadros, acrescentando cabeçalhos e trailer
❍ implementa acesso ao canal se o meio é compartilhado ❍ ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros
para identificar a fonte e o destino dos quadros • diferente do endereço IP !
❒ Entrega confiável entre dois equipamentos fisicamente conectados:
❍ já aprendemos como isto deve ser feito (Cam. Transp.)!❍ raramente usado em enlaces com baixa taxa de erro
(fibra, alguns tipos de par trançado)❍ enlaces sem-fio (wireless): altas taxas de erro
• Q: porque prover confiabilidade fim-a-fim e na camada de enlace?
![Page 6: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/6.jpg)
Serviços da Camada de Enlace (cont.)❒ Controle de Fluxo:
❍ limitação da transmissão entre transmissor e receptor
❒ Detecção de Erros:❍ erros causados pela atenuação do sinal e por
ruídos. ❍ o receptor detecta a presença de erros:
• avisa o transmissor para reenviar o quadro perdido
❒ Correção de Erros:❍ o receptor identifica e corrige o bit com
erro(s) sem recorrer à retransmissão
![Page 7: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/7.jpg)
Implementação: Camada de Enlace
❒ implementado no “adaptador” ❍ ex., placa PCMCIA, placa Ethernet ❍ tipicamente inclui: RAM, chips DSP, interface
com barramento do host, e interface do enlace
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísica
MMMM
Ht
HtHnHtHnHl MHtHnHl
quadroenlacefísico
protocolode enlace
placa adaptadora
![Page 8: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/8.jpg)
Implementação de Protocolo da Camada de Enlace
❒ Protocolo da camada de enlace é implementado totalmente no adaptador (p.ex., cartão PCMCIA). Adaptador tipicamenteinclui: RAM, circuitos de processamento digital de sinais, interface do barramento do computador, e interface do enlace
❒ Operações envio do adaptador: encapsula (coloca número de sequência, info de realimentação, etc.), inclui bits de deteção de erros, implementa acesso ao canal para meioscompartilhados, coloca no enlace
❒ Operações recebe do adaptador : verificação e correção de erros, interrompe computador para enviar quadro para a camada superior, atualiza info de estado a respeito de realimentação para o remetente, número de seqüência, etc.
![Page 9: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/9.jpg)
Delimitação de quadros- Solução 1: enviar caracter adicional com tamanho do quadro
- Inconveniente: perda ou deturpação deste caracter
5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 0 1 2 3 4 5 6
contadores de caracteres
quadro1 (5 car.) quadro2 (5 car.) quadro3 (8 car.)
(a)
5 1 2 3 4 7 6 7 8 9 8 0 1 2 3 4 5 6(b)
erro contador de caracteres
![Page 10: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/10.jpg)
Delimitação de quadros
- Solução 2: Usar seqüências especiais de caracteres ASCII para delimitar quadro
- inicio:
- DLE (Data Link Escape, ASCII 10H) + STX (Start of Text, ASCII 02H)
- Fim:
- DLE + ETX (End of Text, ASCII 03H)
- Caso seqüência DLE+ETX contida na parte de dados: emissor adiciona um DLE após cada DLE encontrado e receptor remove => caracter de transparência
DLE STX A B DLE C DLE ETX
DLE STX A B DLE C DLE ETXDLE
(a)
(b)
![Page 11: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/11.jpg)
Delimitação de quadros- Solução 3: em protocolos orientados a bits, usar seqüência especial de
bits para delimitar quadro
- Seqüência mais usual: 0111 1110
- Se esta seqüência estiver presente nos dados: emissor insere um 0 após cada 5 bits 1 consecutivos e receptor remove (bitstuffing) => bit de transparência
bit de transparência
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0
(a)
(b)
![Page 12: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/12.jpg)
Detecção de ErrosEDC= Bits de Detecção e Correção de Erros (redundancia)D = Dados protegidos pela verificação de erros, pode incluir os campos decabeçalho
• A detecção de erros não é 100% confiável!• protocolos podem deixar passar alguns erros, mas é raro• Quanto maior o campo EDC melhor é a capacidade de detecção ecorreção de erros
![Page 13: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/13.jpg)
Verificação de ParidadeParidade com Bitúnico:Detecta erro de um únicobit
Paridade Bi-dimensional:Detecta e corrige erros de um único bit
0 0
sem erros erro deparidade
erro de 1 bit corrigível
erro deparidade
bit deparidade
FEC – Forward Error Correction
![Page 14: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/14.jpg)
Métodos de “Checksum”❒ Checksum “Internet”: Remetente considera dados como
compostos de inteiros de 16 bits; soma todos os campos de 16 bits (usando aritmética de complemento de um) e acrescenta a soma ao quadro; o receptor repete a mesma operação e comparao resultado com o checksum enviado com o quadro.
❒ Códigos de Redundância Cíclica (Cyclic Redundancy Codes):
❍ Dados considerados como a seqüência de coeficientes de um polinômio (D)
❍ É escolhido um polinômio Gerador, (G), (=> r+1 bits)❍ Divide-se (módulo 2) o polinômio D*2r por G. Acrescenta-se
o resto (R) a D. Observa-se que, por construção, a nova seqüência <D,R> agora é exatamente divisível por G
![Page 15: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/15.jpg)
Verificação de Redundância Cíclica❒ encara os bits de dados, D, como um número binário❒ escolhe um padrão gerador de r+1 bits, G❒ objetivo: escolhe r CRC bits, R, tal que
❍ <D,R> é divisível de forma exata por G (módulo 2) ❍ receptor conhece G, divide <D,R> por G. Se o resto é diferente
de zero: erro detectado!❍ pode detectar todos os erros em seqüência (burst errors) com
comprimento menor que r+1 bits❒ largamente usado na prática (ATM, HDCL)
padrão de bits
fórmulamatemática
bits de dados a enviar
![Page 16: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/16.jpg)
Exemplo de CRC
![Page 17: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/17.jpg)
Implementação de CRC (cont)
❒ Remetente realiza em tempo real por hardware a divisão da seqüência D pelo polinômio G e acrescenta o resto R a D
❒ O receptor divide <D,R> por G; se o resto for diferente de zero, a transmissão teve erro
❒ Padrões internacionais de polinômios G de graus 8, 12, 15 e 32 já foram definidos
❒ A ARPANET utilizava um CRC de 24 bits no protocolo de enlace de bit alternado
❒ ATM utiliza um CRC de 32 bits em AAL5 ❒ HDLC utiliza um CRC de 16 bits
![Page 18: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/18.jpg)
Protocolos Elementares
❒ Protocolo Simplex sem restrições❒ Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-
and-wait)❒ Protocolo Simplex para um canal com ruído
![Page 19: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/19.jpg)
Protocolo Simplex sem restrições❒ Transmissão num único sentido❒ O nível de rede está sempre pronto para
transmitir e receber❒ O tempo de processamento é ignorado❒ Buffers infinitos❒ Canal de comunicação perfeito
![Page 20: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/20.jpg)
Protocolo Simplex sem restrições
Transmissor ReceptorEnlace
![Page 21: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/21.jpg)
Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait)❒ Os buffers não são infinitos❒ O tempo de processamento não é ignorado❒ O transmissor não envia outra mensagem
até que a anterior tenha sido aceita como correta pelo receptor
❒ Embora o tráfego de dados seja simplex, há fluxo de quadros em ambos os sentidos
![Page 22: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/22.jpg)
Protocolo Simplex Pare-e-Espere
Transmissor ReceptorEnlace
![Page 23: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/23.jpg)
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (I)
Transmissor ReceptorEnlace
X(erro)
Detectado erro.Quadro ignorado
Liga timer
Estoura timer
Desliga timer
Religa timer
![Page 24: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/24.jpg)
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (II)
Transmissor ReceptorEnlace
Liga timer
Estoura timer
X(erro)
DUPLICATA!Desliga timer
Religa timer
SOLUÇÃO: Números deSeqüência
![Page 25: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/25.jpg)
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (III)
❒ Os quadros são numerados seqüencialmente❒ O tx transmite um quadro❒ O rx envia uma quadro de reconhecimento
se o quadro for recebido corretamente, caso contrário, há um descarte e é aguardada uma retransmissão
❒ Quadros não reconhecidos são retransmitidos (temporização)
![Page 26: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/26.jpg)
Protocolos de Janela Deslizante
❒ Transmissão de dados em ambos sentidos❒ Utilizam a técnica de carona (piggybacking)❒ Possui janelas para transmissão e recepção
❍ Janela de transmissão• números de seqüência habilitados para transmissão
❍ Janela de recepção• números de seqüência habilitados para recepção
❒ Os quadros são mantidos na memória para possível retransmissão
![Page 27: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/27.jpg)
Janela Deslizante de tamanho 1
Inicialmente Após a tx do1o. quadro
Após a rx do1o. quadro
Após a rx do1o. Reconhe-
cimento
![Page 28: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/28.jpg)
Protocolos com Pipelining
❒ A janela de tamanho 1 compromete a eficiência para❍ longo tempo de trânsito (ida e volta)❍ alta largura de banda❍ comprimento de quadro curto
![Page 29: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/29.jpg)
Protocolos com Pipelining
❒ Solução:❍ Deixar o transmissor transmitir até w quadros
(sem receber o reconhecimento do primeiro) antes de ser bloqueado.
❍ Devemos escolher w de modo que o transmissor possa transmitir quadros por um tempo igual ao de trânsito, antes de encher a janela
![Page 30: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/30.jpg)
Protocolos com Pipelining
❒ O que fazer se um quadro no meio da janela for danificado ou perdido?
❒ Abordagens:❍ Volte a n (Go Back n)❍ Retransmissão Seletiva (Selective Reject)
![Page 31: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/31.jpg)
Protocolos com Pipelining
❒ Volte a n❍ O receptor descarta os quadros seguintes ao
errado❍ O transmissor identifica que houve erro, com
estouro da temporização sem que tenha recebido um reconhecimento
❍ Ineficiente se a taxa de erros for alta
Janela de recepção !!!! 1
![Page 32: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/32.jpg)
Protocolos com Pipelining
❒ Retransmissão seletiva❍ O nó armazena os quadros corretos que
chegarem após o com erro. O transmissor retransmite apenas o com erro.
❍ Ao receber o quadro que faltava, o nó entrega os diversos quadros já recebidos rapidamente e envia um reconhecimento do quadro de ordem mais alta
❍ Necessita de maior quantidade de memória no nó
Janela de recepção !!!! maior que 1
![Page 33: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/33.jpg)
Protocolo Volte a n
Alternativa: quadro correto fora da seqüência dispara atransmissão de um quadro de NAK antecipando o inícioda retransmissão dos quadros.
![Page 34: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/34.jpg)
Protocolo com Retransmissão Seletiva
![Page 35: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/35.jpg)
Exemplo de Protocolo de Enlace
❒ HDLC (High-level Data link Control)❍ É uma evolução do protocolo SDLC (Synchronous
Data Link Control) desenvolvido pela IBM ❍ Padronizado pela ISO❍ O ITU-T modificou o HDLC para o seu LAPB
(Link Access Procedure Balanced) utilizado no X.25
![Page 36: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/36.jpg)
Formato do Quadro para Protocolos Orientados a Bits
Flags
Endereço: usado paraidentificar terminais emcanais multiponto ou para distinguir comandosde respostas.
Controle: inclui nos. de seqüência,reconhecimentos, etc.
Dados: de comprimentovariável.
CRC-CCITT
![Page 37: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/37.jpg)
Campo de Controle
Quadro de Informação:
Quadro de Supervisão:
Quadro Não Numerado:
![Page 38: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/38.jpg)
Quadros de Supervisão
❒ Tipo 0: quadro de reconhecimento positivo (RR - Receive Ready)
❒ Tipo 1: quadro de reconhecimento negativo (REJ - REJect)
❒ Tipo 2: quadro de reconhecimento (RNR -Receive Not Ready)
❒ Tipo 3: quadro de rejeição seletiva (SREJ -Selective Reject)
![Page 39: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/39.jpg)
Quadros Não Numerados
❒ DISC (DISConnect)❒ SNRM (Set Normal Response Mode)❒ SABM (Set Asynchronous Balanced Mode)❒ FRMR (FRaMe Reject)❒ UA (Unnumbered Acknowledgment)
![Page 40: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/40.jpg)
Subcamada de Acesso ao Meio
❒ Controle de acesso a um meio físico compartilhado entre múltiplas estações
![Page 41: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/41.jpg)
Enlaces e Protocolos de Múltiplo AcessoTrês tipos de enlace:
(a) Ponto-a-ponto (um cabo único)(b) Difusão (cabo ou meio compartilhado;
p.ex., Ethernet, rádio, etc.)(c) Comutado (p.ex., E-net comutada, ATM,
etc)
Começamos com enlaces com Difusão. Desafio proncipal: Protocolo de Múltiplo Acesso
![Page 42: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/42.jpg)
Protocolos para Meios de Múltiplo Acesso❒ canal de comunicação único e compartilhado ❒ duas ou mais transmissões pelos nós: interferência
❍ apenas um nó pode transmitir com sucesso num dado instantede tempo
❒ protocolo de múltiplo acesso:❍ algoritmo distribuído que determina como as estações
compartilham o canal, isto é, determinam quando cada estação pode transmitir
❍ comunicação sobre o compartilhamento do canal deve utilizar oprópro canal!
![Page 43: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/43.jpg)
Protocolos de Controle de Acesso ao Meio (MAC)❒ Protocolo MAC: coordena transmissões de
estações diferentes a fim deminimizar/evitar colisões. Tem 3 classes:(a) Particionamento do Canal(b) Acesso Randômico(c) “Revezamento”
❒ Meta: ser eficiente, justo, simples, descentralizado
![Page 44: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/44.jpg)
Protocolos de Particionamento do Canal
❒ TDM (Multiplexação por Divisão de Tempo): canal dividido em N intervalos de tempo (“slots”), um para cada usuário; ineficientecom usuários de pouco demanda ou quando carga for baixa.
❒ FDM (Multiplexação por Divisão de Freqüência): freqüênciasubdividida.
❒ CDMA (Múltiplo Acesso por Divisão por Código): explora esquema de codificação de espectro espalhado
![Page 45: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/45.jpg)
Protocolos MAC com Particionamento de Canal: TDMA
TDMA: acesso múltiplo por divisão temporal❒ acesso ao canal é feito por ”turnos" ❒ cada estação controla um compartimento (“slot”) de tamanho
fixo (tamanho = tempo de transmissão de pacote) em cada turno
❒ compartimentos não usados são disperdiçados❒ exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes,
compartimentos 2,5,6 ficam vazios
![Page 46: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/46.jpg)
FDMA: acesso múltiplo por divisão de freqüência❒ o espectro do canal é dividido em bandas de freqüência❒ cada estação recebe uma banda de freqüência❒ tempo de transmissão não usado nas bandas de freqüência é
desperdiçado ❒ exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes, as bandas
de freqüência 2,5,6 ficam vaziasba
ndas
defr
eqüê
ncia tempo
Protocolos MAC com Particionamento de Canal: FDMA
![Page 47: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/47.jpg)
Particionamento do Canal com CDMA❒ CDMA (Múltiplo Acesso por Divisão por Código): explora
esquema de codificação de espectro espalhado - DS (Direct Sequence) ou FH (Frequency Hopping)
❒ “código” único associado a cada canal; ié, partitionamento do conjunto de códigos
❒ Mais usado em canais de radiodifusão (celular, satélite, etc)❒ Todos usuários compartilham a mesma freqüência, mas cada
canal tem sua própria seqüência de “chipping” (ié, código)❒ Seqüência de chipping funciona como máscara: usado para
encodificar o sinal❒ sinal encodificado = (sinal original) X (seqüência de chipping)❒ decodificação: produto interno do sinal encodificado e a
seqüência de chipping (observa-se que o produto interno é a soma dos produtos componente-por-componente)
❒ Para fazer CDMA funcionar, as seqüências de chipping devemser mutuamente ortogonais entre si (i.é., produto interno = 0)
![Page 48: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/48.jpg)
Protocolos de Acesso Aleatório
❒ Quando o nó tem um pacote a enviar:❍ transmite com toda a taxa do canal R.❍ não há uma regra de coordenação a priori entre os nós
❒ dois ou mais nós transmitindo -> “colisão”,❒ Protocolo MAC de acesso aleatório especifica:
❍ como detectar colisões❍ como as estações se recuperam das colisões (ex., via
retransmissões atrasadas)❒ Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatório:
❍ slotted ALOHA❍ ALOHA❍ CSMA e CSMA/CD
![Page 49: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/49.jpg)
Slotted Aloha
❒ tempo é dividido em compartimentos de tamanho igual (= tempo de transmissão de um pacote)
❒ nó com pacote pronto: transmite no início do próximo compartimento
❒ se houver colisão: retransmite o pacote nos futuros compartimentos com probabilidade p, até que consiga enviar.
Compartimentos: Sucesso (S), Colisão (C), Vazio (E)
![Page 50: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/50.jpg)
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)❒ CSMA: escuta antes de transmitir. Se deteta que o canal está
sendo usado, adia transmissão.
❒ CSMA persistente: tenta novamente assim que se tornarocioso o canal (isto pode provocar instabilidade)
❒ CSMA não persistente: tenta novamente depois de intervalo randômico
❒ Note: colisões ainda podem ocorrer, pois duas estações podemdetetar o canal ocioso ao mesmo tempo (ou, melhor, dentro de uma janela de “vulnerabilidade” = retardo ida e volta entre as duas estações envolvidas)
❒ No caso de colisão, é desperdiçado todo o tempo de transmissão do pacote
❒ Analogia humana: não interrompa os outros!
![Page 51: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/51.jpg)
CSMA/CD (Detecção de Colisão)
CSMA/CD: detecção de portadora, diferimento como no CSMA
❍ colisões detectadas num tempo mais curto❍ transmissões com colisões são interrompidas, reduzindo o
desperdício do canal ❍ retransmissões persistentes ou não-persistentes
❒ detecção de colisão:❍ fácil em LANs cabeadas: medição da intensidade do sinal,
comparação dos sinais transmitidos e recebidos❍ difícil em LANs sem fio: receptor desligado enquanto
transmitindo❒ analogia humana: o “bom-de-papo” educado
![Page 52: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/52.jpg)
CSMA/CD (Deteção de Colisões)
❒ CSMA/CD: escuta do meio e adiamento como em CSMA. Entretanto, colisões detetadas rapidamente, em poucos“intervalos de bit”.
❒ Transmissão é então abortada, reduzindo consideravelmenteo desperdício do canal.
❒ Tipicamente, é implementada retransmissão persistente❒ Deteção de colisões é fácil em rede locais usando cabo
(p.ex., E-net): pode-se medir a intensidade do sinal na linha, detetar violações do código, ou comparar sinais Tx e Rx
❒ Deteção de colisões não pode ser realizada em redes locaisde rádio (o receptor é desligado durante transmissão, paraevitar danificá-lo com excesso de potência)
❒ CSMA/CD pode conseguir utilização do canal perto de 100% em redes locais (se tiver baixa razão de tempo de propagaçãopara tempo de transmissão do pacote)
❒ Analogia humana: o “bom-de-papo” educado
![Page 53: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/53.jpg)
Protocolos MAC com Passagem dePermissãoProtocolos MAC com particionamento de canais:
❍ compartilham o canal eficientemente quando a carga éalta e bem distribuída
❍ ineficiente nas cargas baixas: atraso no acesso ao canal. A estação consegue uma banda de 1/N da capacidade do canal, mesmo que haja apenas 1 nó ativo!
Protocolos MAC de acesso aleatório❍ eficiente nas cargas baixas: um único nó pode usar todo o
canal❍ cargas altas: excesso de colisões
Protocolos de passagem de permissãobuscam o melhor dos dois mundos!" Determinismo
![Page 54: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/54.jpg)
Protocolos MAC com Passagem dePermissão
Polling:❒ nó mestre “convida” os
escravos a transmitiremum de cada vez
❒ Mensagens Request to Send e Clear to Send
❒ problemas:❍ polling overhead ❍ latência❍ ponto único de falha
(mestre)
Token passing:❒ controla um token passado de um
nó a outro sequencialmente.❒ mensagem token❒ problemas:
❍ token overhead ❍ latência❍ ponto único de falha (token)
![Page 55: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/55.jpg)
Sumário de protocolos MAC❒ O que se pode fazer com um meio compartilhado?
❍ Particionamento do canal, por tempo, freqüência ou código• TDMA, FDMA, CDMA, WDMA (wave division)
❍ Particionamento randômico (dinâmico), • ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD
❍ Revezamento• polling de um nó central, passagem de ficha de permissão
❒ Para satélites, é difícil detetar se o canal está ocupado (se o canal está transportando um sinal): ALOHA
❒ Em rede locais, deteção do portador é mais fácil, (mas não é perfeita): CSMA
❒ Melhor se existe Deteção de Colisões (CSMA/CD)❒ 802.3 (Ethernet) é CSMA/CD
![Page 56: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/56.jpg)
Tecnologias de Rede Local
❒ Protocolos MAC usados em redes locais, para controlaracesso ao canal
❒ Anéis de fichas: IEEE 802.5 (Token Ring da IBM), para salade computação, ou rede departamental, até 16Mbps; FDDI (Fiber Distributed Data Interface), para rede de Campus ouMetropolitana, até 200 estações, em 100Mbps.
❒ Ethernet: emprega o protocolo CSMA/CD; 10Mbps (IEEE 802.3), Fast E-net (100Mbps), 56Gigabit E-net (1,000 Mbps); de longe a tecnologia mais popular de rede local
![Page 57: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/57.jpg)
Endereços de LAN e ARP
Endereços IP de 32-bit:❒ endereços da camada de rede ❒ usados para levar o datagrama até a rede de
destino (lembre da definição de rede IP)Endereço de LAN (ou MAC ou físico): ❒ usado para levar o datagrama de uma interface
física a outra fisicamente conectada com aprimeira (isto é, na mesma rede)
❒ Endereços MAC com 48 bits (na maioria das LANs) gravado na memória fixa (ROM) do adaptador derede
![Page 58: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/58.jpg)
Endereços de LAN e ARPCada adaptador numa LAN tem um único endereço de LAN
![Page 59: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/59.jpg)
Endereços de LAN (mais)
❒ A alocação de endereços MAC é administrada pelo IEEE❒ O fabricante compra porções do espaço de endereço MAC
(para assegurar a unicidade)❒ Analogia:
(a) endereço MAC: semelhante ao número do CPF(b) endereço IP: semelhante a um endereço postal
❒ endereçamento MAC é “flat” => portabilidade ❍ é possível mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguração de endereço MAC❒ endereçamento IP “hierárquico” => NÃO portável
❍ depende da rede na qual se está ligado
![Page 60: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/60.jpg)
ARP: Address Resolution Protocol(Protocolo de Resolução de Endereços)
❒ Cada nó IP (Host, Roteador) numa LAN tem um módulo euma tabela ARP
❒ Tabela ARP: mapeamento deendereços IP/MAC para alguns nós da LAN
< endereço IP; endereço MAC; TTL>< ………………………….. >
❍ TTL (Time To Live): tempodepois do qual o mapeamentode endereços será esquecido(tipicamente 20 min)
Questão: como determinaro endereço MAC de Bdado o endereço IP de B?
![Page 61: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/61.jpg)
Protocolo ARP❒ A conhece o endereço IP de B, quer aprender o
endereço físico de B ❒ A envia em broadcast um pacote ARP de consulta
contendo o endereço IP de B ❍ todas as máquinas na LAN recebem a consulta
ARP❒ B recebe o pacote ARP, responde a A com o seu
(de B) endereço de camada física ❒ A armazena os pares de endereço IP-físico até que
a informação se torne obsoleta (esgota a temporização) ❍ soft state: informação que desaparece com o
tempo se não for re-atualizada
![Page 62: Camadas de Enlace e Rede Local - Unisinosprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/camada-enlace.pdf · ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022060718/607eb595a791ad1d48008ba3/html5/thumbnails/62.jpg)
Roteando um pacote para outra rede local
❒ Por exemplo, rotear pacote do endereço IP de origem <111.111.111.111> aoendereço de destino <222.222.222.222>
❒ Na tabela de rotas na origem, encontra roteador 111.111.111.110❒ Na tabela ARP na origem, tira endereço MAC E6-E9-00-17-BB-4B, etc