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Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão (broadcast)● Redes ponto-a-ponto (point-to-point/P2P)
Tecnologias de Transmissão
● Redes ponto-a-pontoo Conexões entre pareso Pacotes enviados na modalidade store-and-forwardo Necessário algoritmo de roteamento
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Canal de comunicação compartilhadoo Toda mensagem possui um campo de destinatárioo Necessário forma de controle de acesso ao meio
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Unicasto Multicasto Broadcast
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Algoritmo de recebimento de mensagem
se endereco_do_quadro = meu_enderecoprocessa_quadro
senãodescarta_quadro
fim
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal
Estática Dinâmica
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal
Estática● Tempo divido em intervalos (slots)● Cada estação transmite apenas no seu slot● Vantagem e Desvantagem?
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal
Dinâmica● Centralizada
o Existe uma entidade que controla o acesso● Descentralizada
o Cada estação decide quando transmitir
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão X Ponto-a-ponto
Difusão Ponto-a-pontoRedes menores Redes maioresRedes locais Redes espalhadas
geograficamente
Camada de Enlace
● Funções
Enlace
LLCLogical Link Control
(Controle do Enlace Lógica)
MACMedia Access Control
(Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace
● Funçõeso Enquadramento: agrupar sequência de bits em
quadroso Entrega confiávelo Detecção e correção de erroso Subcamada de controle de acesso ao meio (MAC)
Camada de Enlace
● Funçõeso Responsável pela comunicação entre dois
computadores adjacentes fisicamente ligados por um canal de comunicação
o Utiliza FIFO (first-in-first-out) preserva a ordem que os bits foram enviados
Camada de Enlace
● Funçõeso A camada física aceita um fluxo de bits brutos e
tenta entregá-los ao destinoo Não há garantia de que esse fluxo de bits seja livre
de erroso O número de bits recebidos pode ser menor, igual
ou maior que o número de bits transmitidoso Os bits podem ter valores diferentes dos bits
originalmente transmitidos
Camada de Enlace
● Funçõeso A camada de enlace de dados é responsável por
transformar um canal de transmissão bruto em uma linha que pareça livre de erros
o Pode detectar o erro ou corrigi-loo O transmissor divide os dados de entrada em
quadros com algumas centenas ou alguns milhares de bytes
Camada de Enlace
● Funçõeso Redes tipo difusão devem implementar um
mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)
o O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?
Camada de Enlace
● Características dos erroso São inevitáveis em qualquer sistema de
comunicação realo A distribuição dos erros não é homogénea: bits
isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados
o Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância
Tipos de transmissão
● Simplex● Half-duplex● Full-duplex
Tipos de transmissão
Camada de Enlace
● Encapsulamento
MAC
● Media Access Control● Utilizado em canais de difusão, ou de
acesso múltiplo● Exemplo: Sala de reunião● Grande questão: Como “gerenciar'' o acesso
a canais difusão?
MAC
● Principais protocolos● Aloha
o Puroo Slotted
● CSMAo CAo CD
MAC
● Alohao Transmissão ocorre quando há dados para serem
transmitidoso Colisões
Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão
MAC
● Aloha
MAC
● Alohao Transmissão ocorre quando há dados para serem
transmitidoso Colisões
Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão
MAC
● Alohao Se houver colisão apenas no último bit toda
transmissão será danificadao Vantagens e desvantagenso Quando podemos utilizar?
MAC
● Slotted Alohao Dividir o tempo em intervalos discretoso Cada intervalo para transmitir um quadroo Estações devem ser capazes de identificar
claramente os intervalos:o Uma estação especial poderia emitir um sinal no
início de cada intervalo
MAC
● Slotted Aloha
MAC
● CSMAo Carrier Sense Multiple Accesso Carrier Sense (CS) - Escuta o meio e é capaz de
detectar o meio está livreo Mutiple Access (MA) - Meio compartilhado por
diversos nós que concorrem para transmissão
MAC
● CSMAo 3 tipos
1-persistente não-persistente p-persistente
MAC
● CSMAo 3 tipos
1-persistente● Ao transmitir uma estação escuta o canal. Se estiver
ocupado espera até ficar livre● Transmite o quadro quando o canal fica livre● Quando houver colisão, espera um tempo aleatório e
começa o processo todo novamente● Quando haverá colisão?
MAC
● CSMAo 3 tipos
não-persistente● Ao transmitir uma estação escuta o canal. Se estiver
ocupado um tempo aleatório antes de começar o processo● Transmite o quadro quando se o canal estiver livre
MAC
● CSMAo 3 tipos
p-persistente● Utilizado em canais com slots● Estação escuta o canal● Se livre, transmite com probabilidade p● Senão, espera até o próximo slot (P=1–p)● Repete o processo novamente● Se ocorre colisão, a estação espera um tempo● aleatório e repete o processo
MAC
● CSMAo 3 tipos - Comparativo
1-persistente não-persistente p-persistente
Canalocupado
Espera até que elefique desocupado
Espera um tempo aleatório e começa o processo novamente
Espera até opróximo slot
Canaldesocupado
Transmite umdesocupado quadro
Transmite um quadro
Transmite comprobabilidade p
ColisãoEspera tempoaleatório e começao processo novamente
Espera tempo aleatório e começao processo novamente
Espera tempoaleatório e começao processo novamente
MAC
● CSMA/CDo Introdução do CDo CD: Collision Detectiono Capaz de detectar colisãoo Colisões afetam o desempenho do sistema
principalmente em cabos longos e quadros curtoso Foi padronizado como IEEE 802.3 (Ethernet)
MAC
● CSMA/CDo Se uma colisão for detectada a transmissão é
interrompidao Na detecção um sinal é emitido para anunciar a
colioao Sinal esse chamado de jam (48 bits)o Espera de tempo aletório para evitar mais colisõeso Em caso de colisões sucessivas aumenta tempo de
espera
MAC
● CSMA/CAo Introdução do CAo CD: Collision Avoido Objetivo: evitar colisãoo Cada estação só pode transmitir no tempo definido
para ela
MAC
● CSMA/CAo 2 tipos principais
Token Polling
MAC
● CSMA/CAo Token
Somente a estação que possui o token pode transmitir
Utilizada em redes em anel
MAC
● CSMA/CAo Polling
Estação central que coordena a comunicação Estação só transmite se tiver o aval da estação
central Estação central questiona a cada nó se desej
transmitir
MAC
● CSMA/CAo Polling
Estação central que coordena a comunicação Estação só transmite se tiver o aval da estação
central Estação central questiona a cada nó se desej
transmitir
MAC
● CSMA/CAo Utilizada em rede sem fioo Equipamento que coordena as transmissõeso Não há como ‘escutar’ todo o meioo 2 principais problemas
Estação oculta Estação exposta
MAC
● CSMA/CAo Estação oculta
MAC
● CSMA/CAo Estação exposta
Camada de Enlace
● Funções
Enlace
LLCLogical Link Control
(Controle do Enlace Lógica)
MACMedia Access Control
(Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace
● Funçõeso Redes tipo difusão devem implementar um
mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)
o O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?
Camada de Enlace
● Características dos erroso São inevitáveis em qualquer sistema de
comunicação realo A distribuição dos erros não é homogénea: bits
isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados
o Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância
Camada de Enlace
● Detecção e Correção
Payload
Payload CRCHEAD
LLC
● Detecção de erroo Incluir informações redundantes suficientes apenas
para permitir que o receptor deduza que houve um erro, mas sem identificar qual, para que o pacote seja descartado
o Usados em canais confiáveiso O bloco defeituoso é retransmitido
LLC
● Correção de erroo Incluir informações redundantes suficientes para
que o receptor seja capaz de deduzir quais devem ter sido os dados transmitidos
o Usado em enlaces que geram muitos erros - Wireless
LLC
● Códigos de detecção de erroso Paridadeo Checksumo CRC
LLC
● Códigos de detecção de erroso Paridade
O transmissor adiciona um bit de redundância após um determinado número de bits (normalmente um byte):
paridade par - número par de 1’s Paridade ímpar - número impar de 1’s
LLC
● Códigos de detecção de erroso Paridade
Exemplo: O caracter A no código ASCII é representado por 1000001
Calculando a paridade:● 1000001P● Paridade par de 1's 10000010● Paridade ímpar de 1's 10000011
O receptor calcula a paridade da mensagem e compara-a com o bit P recebido, caso seja igual a mensagem não contém erros
Problemas?
LLC
● Códigos de detecção de erroso Checksum
Transmite todos os dados e junto a soma de seus bits
Soma dos seus bits é o checksum que é enviado invertido
No receptor a soma é feita novamente e conferido com o enviado
Soma binária
LLC
● Códigos de detecção de erroso Checksum
Exemplo checksum de 2 palavras de 8 bits Dados iniciais: 00111101 00001101 Checksum resultante: 01001010 Checksum invertido: 10110101
LLC
● Códigos de detecção de erroso Checksum
Dados enviados:● 00111101 00001101 10110101
No receptor, as palavras são novamente somadas e comparadas com o checksum enviado
Verifica se o checksum enviado é igual ao calculado
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
As strings de bits são representações de polinômios com coeficientes 0 e 1 apenas
Um quadro de m bits é considerado um polinômio com m termos, variando desde xm-1 até x0 (grau m-1)
Exemplo: 110001 representa o polinômio x5+x4+x0
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
O transmissor e o receptor devem concordar em relação ao polinômio gerador, G(x) antes do início da transmissão
Quadro verificado = quadro + total de verificação Acrescentar um total de verificação no final do
quadro, de forma que o polinômio representado pelo quadro verificado seja divisível por G(x)
Quando obtiver o quadro verificado, o receptor tentará dividi-lo por G(x), a existência de um resto indica que houve um erro de transmissão
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
Quadro: 1101011011 Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo
de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1:
Nesse caso 4 bits zero: 11010110110000
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
Seguidamente divide-se a mensagem (ponto anterior) pelo polinómio gerador
A divisão de dois polinómios (na sua forma binária) é feita recorrendo à operação XOR ( )⊕
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
LLC
● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica
Quadro: 1101011011 Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo
de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1:
Nesse caso 4 bits zero: 11010110110000 Valor a ser tranmitido: 11010110111110
Camada de Enlace
● Protocolos
Ethernet
● Foi a primeira LAN de alta velocidade● Metcalf e Boggs● Década de 70
Ethernet
● 802.3● CSMA/CD● CRC● Diversas tecnologias
o 10BaseTo 100BaseTo 1000BaseTo 10Base2o 10Base5
Ethernet
● Evoluçãoo Inicio
Cabo coaxial Meio compartilhado Half-Duplex
o Atual Cabo par trançado / Fibra óptica Ponto-a-ponto Full-Duplex
Ethernet
● Comunicação através do MAC● 6 bytes● Hexadecimal● Separados por ‘:’ ou ‘-’● 3 bytes fabricantes● 3 bytes identifica o equipamento● Identificador universal
o Ou deveria ser● Padronização do IEEE● http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui
/public.html
Ethernet
● Formato do quadro
Ethernet
● Formato do quadroo Preâmbulo: sequência de bits para sincronização
entre os hosts (transmissor e receptores) 7 bytes 10101010 e 1 byte 10101011
o Endereço de destino: endereço de enlace do host de destino
o Endereço de origem: endereço de enlace do host de origem
Ethernet
● Formato do quadroo Type
Identifica o protocolo da camada de redeo Dados
Pacote IPo Pad
Campo de preenchimento adicionalo CRC: Checagem de integridade
Polinômio de 32 bits
Ethernet
● Unicast● Broadcast
o FF:FF:FF:FF:FF:FF
Ethernet
● Por que o endereço de destino vem primeiro?
ARP
● Address Resolution Protocol● Faz a tradução entre IP e para MAC● Cada nó possui uma tabela, normalmente
temporária (TTL), contendo associação entre IP e MAC
● Utiliza o arp para descoberta do MAC do host de destino
ARP
● Exemplo de tabela arp
Endereço IP Endereço MAC TTL
192.168.0.1 00:F1:10:20:12:12 13:45
192.168.0.2 00:F1:10:12:13:29 07:21
ARP
● Funcionamentoo Vamos verificar!
Equipamento de Camada 2
● Switch● AP● Bridge
Switch
● Equipamentos de camada 2● Switchs layer 3 e 4 - Opnião pessoal, não é
switch● Comutador● Funcionalidade de interligar equipamentos● Trabalha half-duplex e full-duplex● Segmentar a rede
Switch
● Aprendizado dinâmico● Tabela de endereços● 3 modos de operação
o Store-and-Forwardo Cut-Througho Adaptative Cut-Through
Switch
● Funcionamento internoo Vamos verificar!
802.11
● CSMA/CA● ECC (error-correcting code) - Código de
Hamming● Problema da estação oculta e estação
exposta já visto
802.11
● Arquitetura
802.11
● 2 modos de operaçãoo DCF (Distributed Coordination Function)
Não utiliza controle central Semelhante ao Ethernet Implementação obrigatória
o PCF (Point Coordination Function) Utiliza a estação base – BS ou AP – para
controlar toda a atividade em sua célula Implementação opcional
o RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send)
Comparativo entre dispositivos
Hub Roteador
Switch
Isolamento de Tráfego Não Sim SimPlug-and-play Sim Não SimRoteamento Ótimo Não Sim Não
Equipamentos
● Hub - Camada 1
Equipamentos
● Switch - Camada 2o Gerenciávelo Não gerenciável
Equipamentos
● APs - Camada 2
VLAN
● Procolo da camada 2● Função principal: Segmentar a rede● Funções:
o Segmentação baseado na estrutura organizacionalo Controleo Segurançao Isolamento de problemaso Desempenho - Broadcasto Economia
VLAN
● Com VLAN X Sem VLAN
VLAN
● 802.1Qo IEEEo Padrão atualmente definidoo Clientes não tratam a TAGo Switches e roteadores inserem e retiram a TAG -
Erro CRC
VLAN
● IDo 1 e 1005o VLAN 1
Padrão Não pode ser removida
VLAN
VLAN
● Métodoso Estática
Definida manualmenteo Dinâmica
802.1x
VLAN
● Tipos de portao Accesso Trunk
VLAN
● Comunicação entre VLANs?o Roteadoro Próxima camada