RED009 - Cap.09 - Camada de Enlace 20110101

8/3/2019 RED009 - Cap.09 - Camada de Enlace 20110101

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Administrao e Projeto de Redes

Material de apoio

Camada de Enlace

Cap.9

01/01/2011


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Esclarecimentos Esse material de apoio para as aulas da disciplina e no substitui a leitura da

bibliografia bsica. Os professores da disciplina iro focar alguns dos tpicos da bibliografia assim

como podero adicionar alguns detalhes no presentes na bibliografia, combase em suas experincias profissionais.

O contedo de slides com o ttulo Comentrio seguido de um texto, se refere

a comentrios adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluiralguma informao adicional aos contedo do slide correspondente. Bibliografia bsica: KUROSE, James F.; ROSS, Keith. Redes de Computadores e

a INTERNET - Uma nova abordagem. Pearson. : , 2004. TANEMBAUM, Andrew. Redes de Computadores. Editora Campus. : , 1997.

TORRES, Gabriel. Redes de Computadores. Editora Axcel. : , 2001. Cap. 7 Guia Internet de Conectividade, Cyclades. RFC List : http://www.ietf.org/iesg/1rfc_index.txt. http://www.ualg.pt/fct/adeec/paginas_adeec/cursos/cadeiras/redes/. IEEE 802 - http://www.dee.ufpb.br/~rrbrandt/cursos/redes/protos.shtml.

http://penta.ufrgs.br/gr952/trab1/2mibII.html.
http://www.ietf.org/iesg/1rfc_index.txthttp://www.ualg.pt/fct/adeec/paginas_adeec/cursos/cadeiras/redes/http://www.dee.ufpb.br/~rrbrandt/cursos/redes/protos.shtmlhttp://penta.ufrgs.br/gr952/trab1/2mibII.htmlhttp://penta.ufrgs.br/gr952/trab1/2mibII.htmlhttp://www.dee.ufpb.br/~rrbrandt/cursos/redes/protos.shtmlhttp://www.ualg.pt/fct/adeec/paginas_adeec/cursos/cadeiras/redes/http://www.ietf.org/iesg/1rfc_index.txt


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O que Nvel 2 Enlace? (1/2) A camada de enlace responsvel por transferir os datagramas entre

ns adjacentes atravs do enlace.

Hosts e Roteadores so ns.

Canais de comunicao que conectam ns adjacentes ao longo de umcaminho de comunicao so enlaces/link.

Pacote da camada 2 um quadro/frame que encapsula datagramas do

nvel 3.

link


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O que Nvel 2 Enlace? (2/2) A camada de enlace fornece trnsito seguro de dados atravs de um

link fsico.

Fazendo isso, a camada de enlace trata: Do endereamento fsico (em oposio ao endereamento lgico).

Da topologia de rede. Do acesso rede. Da notificao de erro. Da entrega ordenada de quadros e do controle de fluxo no enlace.

Se voc desejar se lembrar da camada 2 com o mnimo de palavraspossvel, pense em quadros e controle de acesso ao meio.


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Enlaces e Protocolos de Acesso Mltiplo Existem trs tipos de enlace:

Ponto-a-ponto (um cabo nico). Difuso (cabo ou meio de comunicao compartilhado. P.ex.,

Ethernet, rdio, etc.). Comutado (p.ex., E-net comutada, ATM, etc).

Sistemas de comunicao cujo meio compartilhado:


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Diferenas entre Endereos IP e MAC Endereo IP de 32 bits:

Endereos da camada de rede. usado para levar o datagrama subrede IP destino. Tratado pelo roteador.

Endereo MAC - Media Access Control (ou LAN, ou fsico, ou Ethernet): Usado para levar o datagrama de uma interface at outra interface

conectada fisicamente na mesma LAN. Endereo MAC de 48 bits (para a maioria das redes) est

programado no adaptador de rede. Endereo MAC:

24 bits para identificar o fabricante da interface de rede. 24 bits um n sequencial gravado na placa de interface.

Tratado pelo switch e pela bridge (ponte).


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Protocolo de Enlace LAN: Ethernet Inveno em meados 1970. Inventores: Bob Metcalfe e David Boggs. Durante a dcada de 1980 disputou mercado com Token Ring, FDDI e

ATM e se consolidou como lder. Razes para seu sucesso:

Foi a 1 LAN de alta velocidade (padro IEEE 802.3). Token Ring, FDDI e ATM eram tecnologias caras e complexas (ETH

era mais barata e quem j dominava a tecnologia preferia ficar namesma).

Ethernet foi evoluindo para velocidades cada vez maiores masmantendo sua estrutura e funcionalidade (no existe muita

motivao para mudar). Inicialmente usava cabo coaxial em barramento (10Base2 e 10Base5)

e aps, cabo de par tranado em topologia estrela usando Hubs eSwitches (inicialmente 10BaseT).


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Comentrio: Datagrama Ethernet Adaptador remetente encapsula datagrama IP (ou pacote de outro

protocolo da camada de rede) num Quadro Ethernet. Prembulo: sincronismo dos bits e deteo automtica da velocidade

(bps). Tipo: cdigo do protocolo utilizado no campo de Dados.

CRC Cyclical Redundance Check: cdigo de deteo de erro dopacote.

sincronizar receptor


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Mtodo de acesso CSMA/CD Mtodo de Acesso: CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Colision

Detection: acesso mltiplo por deteco de portadora com deteco decoliso.

Regras de acesso: A transmisso s iniciada se o transmissor percebe que no tem

nenhuma transmisso no segmento de rede.

Durante toda a transmisso, o transmissor monitora se no estocorrendo coliso, isso , se passar a ouvir um sinal diferentedaquele que est transmitindo.

Detectando coliso, a transmisso interrompida imediatamente eum sinal de reforo de coliso de 48 bits transmitido (Jamsignal).

A transmisso retomada aps o transcurso de um perodoaleatrio ditado por um cronmetro interno placa de rede. Essetempo vai aumentando a cada nova coliso do mesmo pacote (vejaprximo slide).


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10 Comentrio:cronmetroe retomada aps coliso

Algortmo de Backoff exponencial: usa um cronmetro cujo tempo

vai crescendo elevado potncia 2 (2n) a cada coliso no envio de ummesmo pacote. Coliso na 1 tentativa (2^1= 2): o adaptador de rede sorteia o

valor de K com probabilidade de ser 0 ou 1 (50%). Se o resultado 0, o transmissor autorizado a iniciar imediatamente aretransmisso, se for 1, espera 51,2 microsegundos para reiniciar atransmisso.

Coliso na 2 tentativa (2^2= 4): o valor de K pode ser 0, 1, 2 ou3 (25%). O valor K multiplicado por 51,2 microsegundos o tempode espera para nova tentativa de transmisso.

Na 3 K=0 a 7, na 4 K=0 a 15... At 10 tentativa K=0, 1,..., 1023(resulta no mximo de espera pouco mais de 50ms = 1023 x 51,2).

Notar como o desempenho da transmisso degrada rapidamente emfuno do trfego na rede Ethernet.


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Switch: isolamento de trfego Switch um dispositivo de rede da camada 2 - enlace. Cada porta do Switch segmenta a LAN em um segmento de LAN Switch filtra os pacotes:

Quadros do mesmo segmento de LAN no so normalmenteencaminhados para os outros segmentos da rede LAN.

Segmentos tornam-se domnios de coliso separados. Se for instalado um nico dispositivo nas portas do Switch, no

ocorrer mais coliso de dados Ethernet.

hub hub hub

switch

domnio de colisodomnio de coliso

domniode coliso


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Auto aprendizado do Switch Um Switch possui uma tabela de comutao. Entrada na tabela de comutao:

(Endereo MAC, Identificao da porta do Switch, Contador de Tempo deInatividade).

Entradas antigas na tabela so descartadas (esse tempo limite deinatividade pode ser de 60 min).

O Switch aprende que hosts podem ser alcanados atravs de quaisinterfaces analisando o endereo MAC de origem de todos os pacotes Ethernetrecebidos, registra essas informaes internamente na Tabela de Comutao eajusta o Contador de Tempo no tempo base (p.ex. 60 minutos).

O Contador de Tempo decrementado a cada segundo. Se chegar a zero, ainformao da Tabela de Comutao referente quele endereo MAC deletado da tabela.

O Switch l o endereo MAC de destino dos pacotes Ethernet recebidos eprocura onde ele deve ser encaminhado est usando informao da Tabela deComutao.


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Exemplo com Switch (1/2) Suponha que C envia quadro para D.

Switch recebe o quadro vindo de C. anota na tabela de comutao que C est na interface 1. como D no se encontra na tabela, encaminha o quadro para as

demais interfaces: 2 e 3. Quadro recebido por D.

endereo Interface

ABEG

1123

hub hubhub

switch

A

B CD

EF

G H

I

12 3


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Exemplo com Switch (2/2) Suponha que D responde com um quadro para C.

Switch recebe o quadro vindo de D. anota na tabela de comutao que D est na interface 2. dado que C est na tabela, encaminha o quadro apenas na interface

1. O quadro recebido por C.

interface

ABEGC

11231

endereo

hub hubhub

switch

A

B CD

EF

G H

I

1

23


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Comparativo: Switch versus Roteador Ambos so dispositivos do tipo armazena-e-encaminha:

Roteadores: dispositivos da camada de rede (examinam oscabealhos da camada de rede).

Switches so dispositivos da camada de enlace (examinam oscabealhos da camada de enlace).

Roteadores mantm tabelas de roteamento e implementam algoritmosde roteamento. Switches mantm tabelas de comutao e implementam filtragem

usando algoritmos de aprendizado.

Host Switch Roteador Host


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Protocolo de Enlace WAN: PPP Protocolo da camada de Enlace (Nvel 2).

Conecta diretamente 2 ns em um enlace ponto-a-ponto.

Possibilita transportar diferentes tipos de protocolos de rede.

Usualmente utilizado no enlace de acesso a redes de uma forma mais simplese barata que o protocolo usado no ncleo da rede (p. ex. IP, X25, ATM,...).

Fcil configurao atravs de negociao de parmetros durante oestabelecimento da conexo.

No tem Correo de Erros: apesar do PPP detectar pacotes com erro, ele noos corrige.

No tem Controle de fluxo: os pacotes so recebidos na velocidade do link eentregues camada superior do protocolo PPP (Rede). Ela que deve tratar ocontrole de fluxo, caso essa funo seja desejada.


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Fases para a comunicao PPP Fase de Conexo inativa: o enlace est

preparado para iniciar transmisso. o estadoonde comea e termina uma conexo PPP. Fase de Estabelecimento de Conexo (Configure

Requests): troca de pacotes LCP Link ControlProtocol que transportam opes que vodeterminar o comportamento da conexo:

formato, compresso, transparncia de cdigos,tamanho do pacote, autenticao. Fase de Autenticao (opcional): Processo de

validao de login/ senha. Fase de Negociao de Parmetros de Rede:

troca de pacotes NCP Network Control Protocol.

Para cada protocolo que o PPP transporta, osparmetros que vo regular o transporte sodefinidos nessa fase (compresso, informaodos endereos IP).

Aberto: Troca de pacotes de informao daaplicao.

Encerramento: Desconexo dos recursos.

Estados do protocolo


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Comentrio: PPPoE Point-to-Point Protocol over Ethernet:

Protocolo para conexo de usurios em uma rede Ethernet aInternet.

Uso tpico nas conexes de um ou mltiplos usurios em uma rede

LAN Internet atravs de uma linha DSL, de um dispositivowireless (sem fio) ou de um modem de cabo broadband comum(Cable Modem).

PPPoE deriva do PPP.

PPPoE estabelece a sesso e realiza a autenticao com o provedorde acesso a Internet.

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