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Detecção de ErrosEDC= Bits de Detecção e Correção de Erros (redundancia)D = Dados protegidos pela verificação de erros, po...
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Verificação de Redundância Cíclica encara os bits de dados, D, como um número bináario escolhe um padrão gerador de r+1 bi...
Exemplo de CRCDesejado:  D.2r XOR R = nGequivalente a:   D.2r = nG XOR Requivalente a:  se nós dividimos  D.2r por G,  bus...
Enlaces de Acesso Múltiplo e ProtocolosTrês tipos de enlaces:  pointo-a-pointo (fio único, ex. PPP, SLIP)  broadcast (fio ...
Protocolos de Acesso Múltiplo canal de comunicação único e compartilhado duas ou mais transmissões pelos nós: interferênci...
Protocolos de Acesso Múltiplo tese: os humanos usam protocolos de múltiplo acesso todo o tempo classe pode ”descobrir" pro...
Protocolos MAC: uma taxonomiaTrês grandes classes:  Particionamento de canal     dividem o canal em pedaços menores (compa...
Protocolos MAC com Particionamento deCanal: TDMA TDMA: acesso múltiplo por divisão temporal   acesso ao canal é feito por ...
Protocolos MAC com Particionamentode Canal: FDMAFDMA: acesso múltiplo por divisão de freqüência  o espectro do canal é div...
Particionamento de Canal (CDMA)CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Códigos)  um código único é atribuído a cada usuário, ...
CDMA Codificação e Decodificação  transmissor                     receptor
CDMA: interferência de dois transmissores      transmissores                           receptor 1
Sumário dos protocolos MACComo se faz com um canal compartilhado?  Particionamento de canal, no tempo, por  freqüência ou ...
Tecnologias de LANCamada de enlace até agora:    serviços, detecção de erros/correção, acesso    múltiploA seguir: tecnolo...
Endereços de LAN e ARPEndereços IP de 32-bit: endereços da camada de rede usados para levar o datagrama até a rede de dest...
Endereços de LAN e ARPCada adaptador numa LAN tem um único endereço de LAN
Endereços de LAN (mais) A alocação de endereços MAC é administrada pelo IEEE O fabricante compra porções do espaço de ende...
Lembre a discussão anterior sobre roteamentoComeçando em A, dado que o                                              A 223....
ARP: Address Resolution Protocol(Protocolo de Resolução de Endereços)Questão: como determinar   Cada nó IP (Host, Roteador...
Protocolo ARP A conhece o endereço IP de B, quer aprender o endereço físico de B A envia em broadcast um pacote ARP de con...
Roteamento para outra LANcaminho: roteamento de A para B via R   A                                R                       ...
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EthernetTecnologia de rede local “dominante” :  barato R$30 por 100Mbs!  primeira tecnologia de LAN largamente usada  Mais...
Estrutura do Quadro EthernetAdaptador do transmissor encapsula o datagrama IP  (ou outro pacote de protocolo da camada de ...
Estrutura do Quadro Ethernet (mais) Endereços: 6 bytes, quadro é recebido por todos os adaptadores e descartado se o ender...
Ethernet: usa CSMA/CDA: examina canal, se em silêncio   então {             transmite e monitora o canal;             Se d...
Ethernet CSMA/CD (mais)Sinal “Jam”: garante que todos os outros  transmissores estão cientes da colisão; 48 bits;“Exponent...
Tecnologias Ethernet: 10Base2  10: 10Mbps; 2: comprimento máximo do cabo de 200 metros (de  fato, 186 metros)  cabo coaxia...
10BaseT e 100BaseT taxa de 10/100 Mbps; chamado mais tarde de “fast ethernet” T significa “Twisted Pair” (par trançado) Os...
10BaseT e 100BaseT (mais) Máxima distância do nó ao hub é de 100 metros Hub pode disconectar um adaptador que não para de ...
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  1. 1. Capítulo 5: A Camada de EnlaceNossos objetivos: Visão Geral: entender os princípios por serviços da camada de enlace trás dos serviços da camada de enlace: detecção de erros, correção detecção de erros, protocolos de acesso múltiplo e correção LANs compartilhando um canal endereçamento da camada de broadcast: acesso múltiplo enlace, ARP endereçamento da camada de enlace tecnologias específicas da trasnferência de dados camada de enlace: confiável, controle de fluxo: Ethernet já visto! hubs, pontes, switches instanciação e implementação de várias IEEE 802.11 LANs tecnologias da camada de PPP enlace ATM
  2. 2. Camada de enlace: definindo o contexto fluxo real de PDUs Roteador R1 protocolo de enlace Roteador R2 Roteador R3 Roteador R3 Roteador R4
  3. 3. Camada de enlace: definindo o contexto dois elementos físicos fisicamente conectados: host-roteador, roteador-roteador, host-host unidade de dados: quadro (frame) M aplicação Ht M transporte Hn Ht M rede protocolo rede de enlaceHl Hn Ht M enlace enlace Hl Hn Ht M física física quadro enlace físico placa adaptadora
  4. 4. Serviços da Camada de Enlace Enquadramento, acesso ao enlace: encapsula datagramas em quadros, acrescentando cabeçalhos e trailer implementa acesso ao canal se o meio é compartilhado ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar a fonte e o destino dos quadros • diferente do endereço IP ! Entrega confiável entre dois equipamentos fisicamente conectados: já aprendemos como isto deve ser feito (capítulo 3)! raramente usado em enlaces com baixa taxa de erro (fibra, alguns tipos de par trançado) enlaces sem-fio (wireless): altas taxas de erro • Q: porque prover confiabilidade fim-a-fim e na camada de enlace?
  5. 5. Serviços da Camada de Enlace(cont.) Controle de Fluxo: limitação da transmissão entre transmissor e receptor Detecção de Erros: erros causados pela atenuação do sinal e por ruídos. o receptor detecta a presença de erros: • avisa o transmissor para reenviar o quadro perdido Correção de Erros: o receptor identifica e corrige o bit com erro(s) sem recorrer à retransmissão
  6. 6. Implementação: Camada de Enlace implementado no “adaptador” ex., placa PCMCIA, placa Ethernet tipicamente inclui: RAM, chips DSP, interface com barramento do host, e interface do enlace M aplicação Ht M transporte Hn Ht M rede protocolo rede de enlaceHl Hn Ht M enlace enlace Hl Hn Ht M física física quadro enlace físico placa adaptadora
  7. 7. Detecção de ErrosEDC= Bits de Detecção e Correção de Erros (redundancia)D = Dados protegidos pela verificação de erros, pode incluir os campos decabeçalho• A detecção de erros não é 100% confiável! • protocolos podem deixar passar alguns erros, mas é raro • Quanto maior o campo EDC melhor é a capacidade de detecção e correção de erros
  8. 8. Verificação de ParidadeParidade com Bit Paridade Bi-dimensional: Detecta e corrige erros de um único bitúnico:Detecta erro de um únicobit bit de paridade erro de paridade 0 0 sem erros erro de paridade erro de 1 bit corrigível
  9. 9. Checksum da InternetObjetivo: detectar “erros” (ex. bits trocados) num segmento transmitido (nota: usado apenas na camada de trasnporte)Sender: Receptor: trata o conteúdo de computa o checksum do segmentos como segmento recebido seqüências de números verifica se o checksum inteiros de 16 bits calculado é igual ao valor do checksum: adição (soma campo checksum: em complemento de um) NÃO - erro detectaado do conteúdo do segmento SIM - não detectou erro. transmissor coloca o valor Mas talvez haja erros do checksum no campo apesar disso? Mais checksum do UDP depois….
  10. 10. Verificação de Redundância Cíclica encara os bits de dados, D, como um número bináario escolhe um padrão gerador de r+1 bits, G objetivo: escolhe r CRC bits, R, tal que <D,R> é divisível de forma exata por G (módulo 2) receptor conhece G, divide <D,R> por G. Se o resto é diferente de zero: erro detectado! pode detectar todos os erros em seqüência (burst errors) com comprimento menor que r+1 bits largamente usado na prática (ATM, HDCL) padrão de bits de dados a enviar bits fórmula matemática
  11. 11. Exemplo de CRCDesejado: D.2r XOR R = nGequivalente a: D.2r = nG XOR Requivalente a: se nós dividimos D.2r por G, buscamos resto R D.2r R= resto[ ] G
  12. 12. Enlaces de Acesso Múltiplo e ProtocolosTrês tipos de enlaces: pointo-a-pointo (fio único, ex. PPP, SLIP) broadcast (fio ou meio compartilhado; ex, Ethernet, Wavelan, etc.) switched (ex., switched Ethernet, ATM etc)
  13. 13. Protocolos de Acesso Múltiplo canal de comunicação único e compartilhado duas ou mais transmissões pelos nós: interferência apenas um nó pode transmitir com sucesso num dado instante de tempo protocolo de múltiplo acesso: algoritmo distribuído que determina como as estações compartilham o canal, isto é, determinam quando cada estação pode transmitir comunicação sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o própro canal! o que procurar em protocolos de múltiplo acesso: • síncrono ou assíncrono • informação necessária sobre as outras estações • robustez (ex., em relação a erros do canal) • desempenho
  14. 14. Protocolos de Acesso Múltiplo tese: os humanos usam protocolos de múltiplo acesso todo o tempo classe pode ”descobrir" protocolos de múltiplo acesso protocolo multiacesso 1: protocolo multiacesso 2: protocolo multiacesso 3: protocolo multiacesso 4:
  15. 15. Protocolos MAC: uma taxonomiaTrês grandes classes: Particionamento de canal dividem o canal em pedaços menores (compartimentos de tempo, freqüência) aloca um pedaço para uso exclusivo de cada nó Acesso Aleatório permite colisões “recuperação” das colisões Passagem de Permissão compartilhamento estritamente coordenado para evitar colisões Objetivo: eficiente, justo, simples, descentralizado
  16. 16. Protocolos MAC com Particionamento deCanal: TDMA TDMA: acesso múltiplo por divisão temporal acesso ao canal é feito por ”turnos" cada estação controla um compartimento (“slot”) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissão de pacote) em cada turno compartimentos não usados são disperdiçados exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes, compartimentos 2,5,6 ficam vazios
  17. 17. Protocolos MAC com Particionamentode Canal: FDMAFDMA: acesso múltiplo por divisão de freqüência o espectro do canal é dividido em bandas de freqüência cada estação recebe uma banda de freqüência tempo de transmissão não usado nas bandas de freqüência é disperdiçado exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes, as bandas de freqüência 2,5,6 ficam vazias tempo bandas de freqüência
  18. 18. Particionamento de Canal (CDMA)CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Códigos) um código único é atribuído a cada usuário, isto é, o código define o particionamento muito usado em canais broadcast, sem-fio (celular, satelite,etc) todos os usuários usam a mesma freqüência, mas cada usuário tem a sua própria maneira de codificar os dados. Esta codificaçaõ é definida pelo código que o usuário recebe (“chipping sequence”) sinal codificado = (dados originais) X (chipping sequence) decodificação: produto interno do sinal codificado e da seqüência de codificação (“chipping sequence”) permite que múltiplos usuários “coexistam” e transmitam simultaneamente com mínima interferência (os códigos que minimizam a interferência são chamados “ortogonais”)
  19. 19. CDMA Codificação e Decodificação transmissor receptor
  20. 20. CDMA: interferência de dois transmissores transmissores receptor 1
  21. 21. Sumário dos protocolos MACComo se faz com um canal compartilhado? Particionamento de canal, no tempo, por freqüência ou por código • Divisão temporal, divisão por código, divisão por freqüência Particionamento aleatório (dinâmico), • ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD • detecção de portadora: fácil em alguns meios físicos (cabos) e difícil em outros (wireless) • CSMA/CD usado na rede Ethernet Passagem de permissão • polling a partir de um site central, passagem de token
  22. 22. Tecnologias de LANCamada de enlace até agora: serviços, detecção de erros/correção, acesso múltiploA seguir: tecnologias de redes locais (LAN) endereçamento Ethernet hubs, pontes, switches 802.11 PPP ATM
  23. 23. Endereços de LAN e ARPEndereços IP de 32-bit: endereços da camada de rede usados para levar o datagrama até a rede de destino (lembre da definição de rede IP)Endereço de LAN (ou MAC ou físico): usado para levar o datagrama de uma interface física a outra fisicamente conectada com a primeira (isto é, na mesma rede) Endereços MAC com 48 bits (na maioria das LANs) gravado na memória fixa (ROM) do adaptador de rede
  24. 24. Endereços de LAN e ARPCada adaptador numa LAN tem um único endereço de LAN
  25. 25. Endereços de LAN (mais) A alocação de endereços MAC é administrada pelo IEEE O fabricante compra porções do espaço de endereço MAC (para assegurar a unicidade) Analogia: (a) endereço MAC: senelhante ao número do RG (b) endereço IP: semelhante a um endereço postal endereçamento MAC é “flat” => portabilidade é possível mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem reconfiguração de endereço MAC endereçamento IP “hierárquico” => NÃO portável depende da rede na qual se está ligado
  26. 26. Lembre a discussão anterior sobre roteamentoComeçando em A, dado que o A 223.1.1.1 datagrama está endereçado para B (endereço IP): 223.1.2.1 223.1.1.2 procure rede.endereço de B, 223.1.1.4 223.1.2.9 encontre B em alguma rede, no caso B igual à rede de A 223.1.2.2 223.1.1.3 223.1.3.27 E camada de enlace envia datagrama para B dentro de um quadro da 223.1.3.1 223.1.3.2 camada de enlace endereço de origem endereço de origem e destino do quadro e destino do pacote endereço end. MAC end. IP end. IP dados IP MAC de B de A de A de B datagrama quadro
  27. 27. ARP: Address Resolution Protocol(Protocolo de Resolução de Endereços)Questão: como determinar Cada nó IP (Host, Roteador)o endereço MAC de B numa LAN tem um módulo edado o endereço IP de B? uma tabela ARP Tabela ARP: mapeamento de endereços IP/MAC para alguns nós da LAN < endereço IP; endereço MAC; TTL> < ………………………….. > TTL (Time To Live): tempo depois do qual o mapeamento de endereços será esquecido (tipicamente 20 min)
  28. 28. Protocolo ARP A conhece o endereço IP de B, quer aprender o endereço físico de B A envia em broadcast um pacote ARP de consulta contendo o endereço IP de B todas as máquinas na LAN recebem a consulta ARP B recebe o pacote ARP, responde a A com o seu (de B) endereço de camada física A armazena os pares de endereço IP-físico até que a informação se torne obsoleta (esgota a temporização) soft state: informação que desaparece com o tempo se não for re-atualizada
  29. 29. Roteamento para outra LANcaminho: roteamento de A para B via R A R B Na tabela de roteamento no Host origem, encontra o roteador 111.111.111.110 Na tabela de ARP na origem, encontra o endereço MAC E6-E9-00- 17-BB-4B, etc
  30. 30. A cria o pacote IP com origem A, destino BA usa ARP para obter o endereço de camada física de Rcorrespondente ao endereço IP 111.111.111.110A cria um quadro Ethernet com o endereço físico de R comodestino, o quadro Ethernet contém o datagrama IP de A para BA camada de enlace de A envia o quadroEthernetA camada de enlace de R recebe o quadro EthernetR remove o datagrama IP do quadro Ethernet, verifica que le sedestina a BR usa ARP para obter o endereço físico de BR cria quadro contendo um datagrama de Na A para B e envia paraB A R B
  31. 31. EthernetTecnologia de rede local “dominante” : barato R$30 por 100Mbs! primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples, e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente: 10, 100, 1000 Mbps Esboço da Ethernet por Bob Metcalf
  32. 32. Estrutura do Quadro EthernetAdaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro EthernetPreâmbulo: 7 bytes com padrão 10101010 seguido por um byte com padrão 10101011 usado para sincronizar as taxas de relógio do transmissor e do receptor
  33. 33. Estrutura do Quadro Ethernet (mais) Endereços: 6 bytes, quadro é recebido por todos os adaptadores e descartado se o endereço do quadro não coincide com o endereço do adaptador Tipo: indica o protocolo da camada superior, geralmente é o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk) CRC: verificado no receptor, se um erro é detectado, o quadro é simplesmente descartado.
  34. 34. Ethernet: usa CSMA/CDA: examina canal, se em silêncio então { transmite e monitora o canal; Se detecta outra transmissão então { aborta e envia sinal de “jam”; atualiza número de colisões; espera como exigido pelo algoritmo “exponential backoff”; vá para A } senão {quadro transmitido; zera contador de colisões} } senão {espera até terminar a transmissão em curso vá para A}
  35. 35. Ethernet CSMA/CD (mais)Sinal “Jam”: garante que todos os outros transmissores estão cientes da colisão; 48 bits;“Exponential Backoff”: Objetivo: adaptar tentativas de retransmissão para carga atual da rede carga pesada: espera aleatória será mais longa primeira colisão: escolha K entre {0,1}; espera é K x 512 tempos de transmissão de bit após a segunda colisão: escolha K entre {0,1,2,3}… após 10 ou mais colisões, escolha K entre {0,1,2,3,4,…,1023}
  36. 36. Tecnologias Ethernet: 10Base2 10: 10Mbps; 2: comprimento máximo do cabo de 200 metros (de fato, 186 metros) cabo coaxial fino numa topologia em barramento conector pacotes transmitidos T terminador viajam nas duas direções adaptador nó nó nó nó nó repetidores são usados para conectar múltiplos segmentos repetidor repete os bits que ele recebe numa interface para as suas outras interfaces: atua somente na camada física!
  37. 37. 10BaseT e 100BaseT taxa de 10/100 Mbps; chamado mais tarde de “fast ethernet” T significa “Twisted Pair” (par trançado) Os nós se conectam a um hub por um meio físico em “par trançado”, portanto trata-se de uma “toppologia em estrela” CSMA/CD implementado no hub
  38. 38. 10BaseT e 100BaseT (mais) Máxima distância do nó ao hub é de 100 metros Hub pode disconectar um adaptador que não para de transmitir (“jabbering adapter”) Hub can coletar e monitorar informações e estatísticas para apresentação ao administradores da LAN

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