Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace
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Comunicação de Dados e Teleprocessamento
Nível de Enlace
Fonte principal: Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus.
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Nível de Enlace
Controle de Acesso ao Meio– duas máquinas ligadas ao meio de transmissão: caso
simples– várias máquinas ligadas ao meio de transmissão:
disciplina ?• Centralizado: “polling”• Distribuído: estações logicamente iguais
todas controlam acesso ao meio físico• Diferentes meios: diferentes formas de controle de acesso• Uso da arquitetura IEEE 802:
– camada LLC: serviço uniforme de enlace independente do meio– camada MAC: características dependentes do meio
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Padrão IEEE 802.3
PHYSICAL
DATA LINK
NETWORK
TRANSPORT
SESSION
PRESENTATION
APPLICATION
PLSPhysical Signaling
MACMedia Access Control
LLCLogical Link Control
HIGHER LAYERS
PHYSICAL MEDIUMATTACHMENT
MEDIUM
Nível de Enlace
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Nível de EnlacePadrão IEEE 802
– IEEE 802.1: documento descrevendo relacionamento entre os diversos padrões IEEE 802
– LLC - Logical Link Control - fornece pontos de acesso a serviço aos usuários de rede
– MAC - Medium Access Control • Monta dados a serem transmitidos (endereçamento,detecção de erros)• Desmonta os quadros efetuando reconhecimento de endereço e detecção de
erros• Gerencia comunicação no enlace
Físico
Enlace
802.2
802.3 802.4
LLC
MAC
802.5 802.6 802...
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Baseados em Contenção Acesso Ordenado sem Contenção Protocolos de acesso em redes óticas Protocolos de acesso com prioridades
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meiobaseados em contenção ALOHA Sloted ALOHA CSMA
– p e np-CSMA– CSMA-CD– CSMA/CA– M-CSMA
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ALOHA– 1970 - Começou a ser operada uma rede de rádio difusão via
satélite - Aloha -
– Seu propósito era interligar o cento de computação, da Universidade do Havaí, em Honolulu, a terminais espalhados por todas as ilhas do grupo.
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
ALOHA– 1 canal de freqüência para computador central– 1 canal de freqüência para terminais 1 a N– computador central confirma mensagens– falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo
aleatório limitado
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
ALOHA– 1 canal de freqüência para computador central– 1 canal de freqüência para terminais 1 a N– computador central confirma mensagens– falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo
aleatório limitado
Aloha
Slotted Aloha
A
B
C
A
B
C
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio Sloted ALOHA:
– tempo dividido em slots– terminais transmitem no início de slots de tempo– configurar pacotes de transmissão para serem menores que slots
Aloha
Slotted Aloha
A
B
C
A
B
C
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access)
pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access)
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection)
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)– Quando deseja transmitir, a estação “ouve” antes o
meio para saber se existe alguma transmissão em progresso.
– Se na escuta ninguém controla o meio, a estação pode transmitir.
– Em caso contrário, a estação espera por um período de tempo e tenta novamente.
– Colisão detectada por inexistência de confirmação (em p e np)
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)– inexistência de confirmação
leva em consideração:• retardo de propagação de ida e volta• disputa de acesso ao meio da estação receptora
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access)
Se, ao escutar o meio, um nó “sentir” que está havendo uma transmissão, ele espera por um intervalo de tempo aleatório antes de tentar novo acesso.
Tempo desperdiçado
T1T2
T3
Tempo desperdiçado
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access)Ao sentir uma transmissão, uma estação continua a
escutar o meio até que ele fique livre. Aí então ttransmite com uma probabilidade p
ou espera por um intervalo de tempo fixo e então repete o processo
T1T2
T3
Tempo desperdiçado
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection)A detecção da colisão é realizada durante a
transmissão.
Ao transmitir, um nó fica o tempo todo escutando o meio e, notando uma colisão, aborta a transmissão e espera por um tempo para tentar a transmissão
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CSMA/CD
A escuta o meio
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
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CSMA/CD
B escuta o meioA inicia transmissão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
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CSMA/CD
B inicia transmissão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
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CSMA/CD
B detecta colisão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Sinal inválido se propaga
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CSMA/CD
A detecta colisão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA/CD Técnicas de Retransmissão:
– espera aleatória exponencial truncada (truncated exponencial back off)
• estação espera um tempo aleatório variando de 0 um valor superior• este valor superior dobrado a cada colisão sucessiva• retardo de transmissão pequeno no começo, mas cresce
rapidamente• duplicação do limite superior detida em algum ponto
• depois de um certo número de tentativas,se as colisões ainda persistirem, a transmissãoé abortada
incidência consecutivasde colisões
Valor dotempo para
retransmissão
tempo
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA/CD Técnicas de Retransmissão:
– retransmissão ordenada (orderly back off)• após a detecção da colisão, estação só pode retransmitir em
intervalo de tempo a ela pré-alocado• direito de transmissão (intervalo de tempo) é dedicado
sucessivamente às estações, na ordem decrescente de sua prioridade
• após a primeira transmissão, método CSMA/CD é retomado
• todas estações tem que dedectar colisão, não somente as transmissoras
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio CSMA / CD
– seja:• tp: tempo de propagação entre nodos mais distantes• M: tamanho da mensagem• C: taxa de transmissão• M >= 2 C tp• ex.: C=10Mbits, tp=1/10**5 s (=1 ns)
100 bits -> tempo de propagação equivale ao tempo de um frame de 10 bits
• considerando ida e volta, cada frame deve ter no mínimo 200 bits - para que uma estação esteja ainda transmitindo o frame e possa perceber (escutar) a colisão
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio CSMA / CD
– quanto maior a distância entre as estações mais distantes:
• maior o tempo de propagação entre elas• maior o tamanho mínimo da mensagem
– quanto maior a velocidade da rede (mantendo-se o tempo de propagação):
• maior o número de bits que podem ser transmitidos enquanto sinal se propaga até a outra estação
• maior o tamanho mínimo da mensagem
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA / CA– após uma transmissão, com ou sem colisão, rede
entra em modo onde as estações só podem transmitir em intervalos a elas pré-alocados
– direito é dado a todas estações (intervalo de tempo onde pode transmitir sem colisão)
– caso nenhuma rede queira transmitir, entra em um modo de funcionamento CSMA comum, até que a próxima transmissão aconteça
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
CSMA / CA– refinamentos
• se nenhuma estação transmitir no intervalo pré alocado, estação com mais alta prioridade (dona do 1ro intervalo de alocação) transmite quadro sem conteúdo para que o processo se inicie
• estação com prioridade inferior pode ser postergada -> obriga que uma estação, após transmitir, só possa transmitir novamente depois que outras tiveram oportunidade
• diálogo entre estações: estação receptora pode enviar -permite que duas estações monopolizem o uso da rede
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``The diagram was drawn by Dr. Robert M. Metcalfe in 1976On the drawing are the original terms for describing Ethernet.''
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Ethernet
![Page 29: Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022032612/56814b1c550346895db8306b/html5/thumbnails/29.jpg)
7 Octets
1 Octet
6 Octets
6 Octets
2 Octets
4 Octets
FrameTransmitted/
ReceivedTop-down
PREAMBLE
SFD (start frame delimiter)
Destination Address
Source Address
Data
Frame Type
Frame Check Sequence
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
O método CSMA/CD é usado no padrão da Ethernet.
Formato do Quadro Ethernet
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Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Considerando– 10 Mbps– tamanho de 2500 m– 4 repetidores– frame mínimo permitido deve
ocupar 51,2 micro seg.– ==> tamanho mínimo de frame: 64 bytes
do destination address até FCS– tamanho mínimo de dados: 46 bytes– uso de enchimento
O tamanho máximo de um pacote em Ethernet é 1500 bytes.
![Page 31: Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022032612/56814b1c550346895db8306b/html5/thumbnails/31.jpg)
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Endereçamento– 6 octetos– Cada placa adaptadora Ethernet vem com endereço instalado na fábrica, diferente para cada cartão.– Os "endereços" são universalmente
administrados. – Tudo 1: endereço de broadcast - mensagem é revebida por todas estações na rede