Capítulo 5 Camada de enlace - sj.ifsc.edu.brsj.ifsc.edu.br/~odilson/RED29004/PPTs - Capítulo 5 Camada…

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Captulo 5

Camada de enlace: enlaces, redes de acesso e redes locais

2014 Pearson. Todos os direitos reservados.slide 1

Entre os servios que podem ser oferecidos por um protocolo da camada de enlace, esto:

Enquadramento de dados.

Acesso ao enlace (MAC medium access control).

Entrega confivel.

Deteco e correo de erros.

Os servios fornecidos pela camada de enlace

2014 Pearson. Todos os direitos reservados.slide 3

A figura a seguir mostra a arquitetura tpica de um hospedeiro.

Na maior parte, a camada de enlace implementada em um adaptador de rede, s vezes tambm conhecido como placa de interface de rede (NIC).

No ncleo do adaptador de rede est o controlador da camada de enlace que executa vrios servios da camada de enlace.

Dessa forma, muito da funcionalidade do controlador da camada de enlace realizado em hardware.

Onde a camada de enlace implementada?

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Adaptador de rede: seu relacionamento com o resto dos componentes do hospedeiro e a funcionalidade da pilha de protocolos

Onde a camada de enlace implementada?

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Talvez a maneira mais simples de detectar erros seja utilizar um nico bit de paridade.

A figura abaixo mostra uma generalizao bidimensional do esquema de paridade de bit nico.

Verificaes de paridade

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Um mtodo simples de soma de verificao somar os inteiros de k bits e usar o total resultante como bits de deteco de erros.

O complemento de 1 dessa soma forma, ento, a soma de verificao da Internet, que carregada no cabealho do segmento.

No IP, a soma de verificao calculada sobre o cabealho IP.

Mtodos de soma de verificao exigem relativamente pouca sobrecarga no pacote.

Mtodos de soma de verificao

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Uma tcnica de deteco de erros muito usada nas redes de computadores de hoje baseada em cdigos de verificao de redundncia cclica (CRC).

Cdigos de CRC tambm so conhecidos como cdigos polinomiais.

Verificao de redundncia cclica (CRC)

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Um enlace ponto a ponto consiste em um nico remetente em uma extremidade do enlace e um nico receptor na outra. Exemplo?

O enlace de difuso, pode ter vrios ns remetentes e receptores, todos conectados ao mesmo canal de transmisso nico e compartilhado. Exemplo?

Protocolos de acesso mltiplo atravs dos quais os ns regulam sua transmisso pelos canais de difuso compartilhados.

Enlaces e protocolos de acesso mltiplo

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Vrios canais de acesso mltiplo

Enlaces e protocolos de acesso mltiplo

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Vrios canais de acesso mltiplo

Enlaces e protocolos de acesso mltiplo

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Quando apenas um n tem dados a enviar, envia taxa mxima

Quando M ns tem dados a enviar, divide-se igualmente a taxa mdia

O protocolo descentralizado, isto , no h um mestre que represente um nico ponto de falha

O protocolo simples para que sua implementao seja barata

Enlaces e protocolos de acesso mltiplo - caractersticas desejveis:

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Protocolos MAC de particionamento de canal: TDMA

TDMA: Time Division Multiple Access

acesso ao canal em rodadas cada estao recebe intervalo de tamanho fixo

(tamanho = tempo transm. pacote) a cada rodada intervalos no usados ficam ociosos exemplo: LAN de 6 estaes, 1, 3, 4 tm pacote,

intervalos 2, 5, 6 ociosos

1 3 4 1 3 4

quadro de6 intervalos

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Protocolos MAC de particionamento de canal: FDMAFDMA: Frequency Division Multiple Access

espectro do canal dividido em bandas de frequncia cada estao recebe banda de frequncia fixa tempo de transmisso no usado nas bandas de frequncia fica

ocioso exemplo: LAN de 6 estaes, 1, 3, 4 tm pacote, bandas de

frequncia 2, 5, 6 ociosas

band

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eq. tempo

cabo FDM

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O protocolo FDM divide o canal de R bits/s em frequncias diferentes e reserva cada frequncia a um dos N ns, criando, desse modo, N canais menores de R/N bits/s a partir de um nico canal maior de R bits/s.

O protocolo de acesso mltiplo por diviso de cdigo (CDMA) atribui um cdigo diferente a cada n.

Se os cdigos forem escolhidos com cuidado, as redes CDMA tero a maravilhosa propriedade de permitir que ns diferentes transmitam simultaneamente.

Protocolos de diviso de canal

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Com um protocolo de acesso aleatrio, um n transmissor sempre transmite taxa total do canal, isto , R bits/s.

O que : compartimentado, percebe colises.

O slotted ALOHA altamente (no completamente) descentralizado.

Funciona bem quando h apenas um n ativo.

Com mltiplos ns ativos a eficincia mxima do protocolo dada por 1/e = 0,37 (37 %).

Protocolos de acesso aleatrio

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Prs nico n ativo pode transmitir

continuamente na velocidade plena do canal

altamente descentralizado: somente intervalos nos ns precisam estar em sincronismo

simples

Contras colises, intervalos

desperdiados intervalos ociosos ns podem ser capazes de

detectar coliso em menos tempo do que para transmitir pacote

sincronismo de clock

Slotted ALOHA

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Especificamente, h duas regras importantes que regem a conversao educada entre seres humanos:

Oua antes de falar. Se uma pessoa estiver falando, espere at que ela tenha terminado. No mundo das redes, isso denominado deteco de portadora um n ouve o canal antes de transmitir.

Se algum comear a falar ao mesmo tempo que voc, pare de falar. No mundo das redes, isso denominado deteco de coliso (portadora) um n que est transmitindo ouve o canal enquanto transmite.

CSMA (acesso mltiplo com deteco de portadora - Carrier Sense Multiple Access )

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Essas duas regras esto incorporadas na famlia de protocolos de acesso mltiplo com deteco de portadora (CSMA Carrier Sense Multiple Access) e CSMA com deteco de coliso (CSMA/CD).

Se todos os ns realizam deteco de portadora, por que ocorrem colises?

A resposta a essa pergunta pode ser ilustrada utilizando diagramas espao/tempo.

CSMA (acesso mltiplo com deteco de portadora)

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Colises CSMA

colises ainda podem ocorrer:atraso de propagao significa que dois ns podem no ouvir a transmisso um do outro

coliso:tempo de transmisso de pacote inteiro desperdiado

layout espacial dos ns

nota:papel da distncia & atraso de propagao determinando probabilidade de coliso (comprimento mximo de cabo)

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CSMA/CD (Collision Detection)

CSMA/CD: deteco de portadora, adiada como no CSMA colises detectadas dentro de pouco tempo transmisses colidindo abortadas, reduzindo desperdcio do

canal deteco de coliso:

fcil em LANs com fio: mede intensidades de sinal, compara sinais transmitidos, recebidos

difcil nas LANs sem fio: intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmisso local

analogia humana: o interlocutor educado

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Deteco de coliso CSMA/CD

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O protocolo de polling elimina as colises e os intervalos vazios que atormentam os protocolos de acesso aleatrio, e isso permite que ele tenha uma eficincia muito maior, mas tem o n mestre: nico ponto de falha.

No protocolo de passagem de permisso no h n mestre.

Um pequeno quadro de finalidade especial conhecido como uma permisso (token) passado entre os ns obedecendo a uma d