5-1

Capitulo 5Camada de Enlace e LANs

Computer Networking A Top Down Approach 5th edition Jim Kurose Keith RossAddison-Wesley April 2009

Magnos Martinello

Universidade Federal do Espiacuterito Santo - UFES

Departamento de Informaacutetica - DILaboratoacuterio de Pesquisas em

Redes Multimidia - LPRM

5 DataLink Layer 5-2

Introduccedilatildeo Terminologia hosts e routers satildeo nodos Canais de comunicaccedilatildeo que

conectam nodos adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces Enlaces cabeados (wired) Enlaces sem fio (wireless) LANs

Pacote nesta camada eacute um quadro (frame)

5 DataLink Layer 5-3

Endereccedilamento

Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de

destino

Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para

outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)

Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por

software

5 DataLink Layer 5-4

Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address

Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= adapter

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-5

Endereccedilos de LAN

A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal

Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem

reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC

Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-2

Introduccedilatildeo Terminologia hosts e routers satildeo nodos Canais de comunicaccedilatildeo que

conectam nodos adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces Enlaces cabeados (wired) Enlaces sem fio (wireless) LANs

Pacote nesta camada eacute um quadro (frame)

5 DataLink Layer 5-3

Endereccedilamento

Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de

destino

Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para

outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)

Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por

software

5 DataLink Layer 5-4

Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address

Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= adapter

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-5

Endereccedilos de LAN

A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal

Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem

reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC

Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-3

Endereccedilamento

Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de

destino

Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para

outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)

Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por

software

5 DataLink Layer 5-4

Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address

Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= adapter

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-5

Endereccedilos de LAN

A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal

Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem

reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC

Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-4

Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address

Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= adapter

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(wired orwireless)

5 DataLink Layer 5-5

Endereccedilos de LAN

A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal

Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem

reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC

Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-5

Endereccedilos de LAN

A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal

Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem

reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC

Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-6

ARP Address Resolution Protocol

Each IP node (host router) on LAN has ARP table

ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes

lt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)

Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

137196723

137196778

137196714

137196788

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-7

Protocolo ARP Mesma LAN

A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table

A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =

FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN

receive ARP query B receives ARP packet

replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC

address (unicast)

A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information

that times out (goes away) unless refreshed

ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their

ARP tables without intervention from net administrator

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-8

Roteando para outra LAN

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address

two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-9

A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest

frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its

destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to

B

R

1A-23-F9-CD-06-9B

222222222220

111111111110

E6-E9-00-17-BB-4B

CC-49-DE-D0-AB-7D

111111111112

111111111111

A74-29-9C-E8-FF-55

222222222221

88-B2-2F-54-1A-0F

B222222222222

49-BD-D2-C7-56-2A

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-10

Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps

esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf

Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-11

Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)

Ethernet 8023

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-12

Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-13

Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede

Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado

Estrutura do Quadro Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-14

Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor

Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas

Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-15

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-16

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Algoritmo CSMACD da Ethernet

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-17

Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a

distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub

10BaseT e 100BaseT

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-18

HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica

bits coming in one link go out all other links at same rate

all nodes connected to hub can collide with one another

no frame buffering

twisted pair

hub

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-19

Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become

one large collision domain

hub hubhub

hub

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-20

Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace

Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames

Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda

Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD

transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de

comutadores switches plug-and-play self-learning

switches natildeo precisam ser configurados

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-21

Switch Table

Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5

R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host

interface to reach host time stamp)

Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

switch com seis interfaces(123456)

1 23

45

6

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-22

Switch auto-didata

switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received

switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment

records senderlocation pair in switch table

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 Camada de Enlace e LANs 5-23

Quando um switch recebe um quadro

registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino

then if dest no segmento deste quadro chegou

then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood

Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou

Switch frame filteringforwarding

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-24

Self-learning forwarding example

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

1 23

45

6

A Arsquo

Source ADest Arsquo

MAC addr interface TTL

Switch table (initially empty)

A 1 60

A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo

frame destination unknown flood

Arsquo A

destination A location known

Arsquo 4 60

selective send

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-25

Interconnecting switches

switches can be connected together

A

B

Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2

A self learning (works exactly the same as in single-switch case)

S1

C D

E

FS2

S4

S3

H

I

G

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-26

Switch example

Suppose C sends frame to D

Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into

interfaces 2 and 3

frame received by D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEG

1123

12 3

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-27

Switch example

Suppose D replies back with frame to C

Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to

interface 1

frame received by C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-28

Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN

segments switch filters packets

same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments

segments become separate collision domains

hub hub hub

switch

collision domain collision domain

collision domain

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server

5 DataLink Layer 5-29

Rede Institucional

to externalnetwork

router

IP subnet

mail server

web server