Redes de Computadores
Pacotes , Frames e Técnologia
Prof. Fábio E. Santos
1
Pacotes, Frames e Detecção de
Erros
• Pacotes: pequenos blocos de dados enviados individualmente pelo
sistema de rede. Por que?
– coordenação na transmissão entre emissor e receptor.
– acesso compartilhado de vários computadores à rede.
• Frames: “pacote” especifico para uma determinada tecnologia de rede
(frame ethernet, frame ATM)
• Detecção de Erros
– Bits de Paridade
– Checksum
– Cyclic Redundancy Check
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
2
Tecnologias e Topologias de
Redes
• Tecnologias: como computadores enviam
pacotes pela rede. (ethernet, token ring,
FDDI, ATM, LocalTalk)
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
3
Tecnologia Ethernet
• Hoje a mais utilizada
– balanço entre velocidade, custo e facilidade de
instalação.
– aceitação no mercado de computadores e
existência de bom suporte.
– Padrão definido pelo IEEE.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
4
Cabeamento Ethernet
• Quatro tipos de cabos mais usados hoje:
–
–
–
–
10Base5 : coaxial grosso (thick ethernet)
10Base2 : coaxial fino (thin ethernet)
10BaseT (UTP) : par trançado
10BaseFL : fibra óptica
• ambientes com interferência
• 2 km de distância
• 100 Mbps
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
5
1 - Tecnologia Token Ring
• Passagem de Token
– padrão de bits que difere de um frame normal
de dados.
• Apenas um computador transmite por vez.
• Quando um token chega, o computador o
retira do anel e transmite o dado (frame).
• O frame continua pelo anel até voltar a
origem.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
6
Tecnologia Token Ring
• O nó gerador “reconhece” (Acknowledge)
o frame.
• Tempo de “viagem” do token: 1 mseg !
– Token é pequeno
– controlado pelo hardware do anel.
• IBM Token Ring: 16 MBps.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
7
Exemplo - Token Ring
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
8
Token Ring
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
9
Token Ring
• MAU (MultiStation Access Unit) - IBM 8228
– 10 portas
• 8 p/ nós
• 2 p/ encadeamento (RI - Ring In; RO - Ring Out)
• Max. 260 nós
Até 33 MAU’s
– Comprimento anel:
• Rede com uma MAU e 3 nós. Cada nó dista 100
metros da MAU
Comprim. Anel = 600 m
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
10
FDDI
• Fiber Distributed Data Interface
– 100 Mbps.
– 500 estações / 200 km de extensão.
– Timed-token: cada estação tem garantido um
tempo de acesso a rede (no startup)
– Fibra óptica
– Contém duas fibras (uma é backup)
– Rede “self-healing”
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
11
Exemplo - FDDI
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
12
Como funciona: Ethernet
•
•
•
•
•
•
Não há uma “central” de coordenação.
Xerox - início anos 70 (1973 - Bob Metcalf)
Ethernet: 10Mbps
Fast Ethernet: 100Mbps.
Pode haver colisão.
Como controlar ?
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
13
Fluxo de dados na Ethernet
Comprimento máximo da ethernet: 2500 m
distância max. percorrida por 64 bits (10Mbps) sem colisão
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
14
CSMA
• Carrier Sense with Multiple Access
– esquema de coordenação distribuída
– Atividade elétrica no cabo determina status.
– Se nenhum computador envia frames: não há
portadora (carrier).
– Se algum computador transmite: há portadora.
– Se não há portadora, a placa transmite um
frame!
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
15
CSMA
• Se há uma portadora, a placa espera p/
enviar seu frame.
• Tecnicamente:
– Verificar a presença de uma portadora chamase: carrier sense !
– Usar a presença de sinal para transmissão por
vários computadores: Carrier Sense with
Multiple Access
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
16
Colisão
• O que acontece se, na ausência de
portadora, dois computadores decidem
transmitir simultaneamente?
– Colisão (interferência) !
• Qual o mecanismo de Recuperação ?
– CSMA/CD
– CD: Colision Detection (and BackOff)
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
17
Tratando a colisão
• Ao sentir a colisão (alteração anormal na
voltagem, pela placa), o computador espera.
• Mas se ambos computadores esperarem o
mesmo tempo para retransmitir: nova
colisão !
• Usar um delay de no máximo d.
• Selecionar um valor randômico!
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
18
Evitar colisões múltiplas
• Se houver nova colisão, duplica-se o tempo
de delay !
• Binary exponential Backoff : ato de dobrar
o tempo de delay a cada colisão
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
19
2 - Endereçamento de Hardware
e Frames
• Meio físico compartilhado por muitos
computadores.
• Sinal chega a vários, além daquele a qual é
especificamente destinado.
• Como identificar este computador
específico?
– Frames !
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
20
Endereçamento físico
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
21
Formato de Endereços Físicos
• Estáticos: pré-estabelecido pelo fabricante.
• Configuráveis: manual, na EPROM.
• Dinâmicos
– Endereço determinado quando a estação é
ligada. Pode tentar valores aleatórios até
encontrar algum que não seja usado por outro
computador na rede.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
22
Frames
• Permitem a identificação do conteúdo do
dado a ser transmitido.
• Composto por “campos”
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
23
Frame Ethernet
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
24
Tipos de Frames
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
25
Erros de Transmissão
• Raios, variações na corrente elétrica,
interferências eletro-magnéticas, etc.
– Alteram o valor do dado.
– Interpretação errada.
• Mecanismos de verificação de erros
– Paridade
– CheckSum
– CRC
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
26
Verificando a Paridade
• Bit de paridade
• Paridade Par:
– O transmissor configura o bit de paridade para
0 ou 1 de forma que o nro total de bits 1
(incluindo o próprio bit de paridade) seja par
– o bit de parid. para 0100101 é 1.
• Paridade Ímpar: análoga.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
27
CheckSum
• Dados são tratados como uma seqüência de
inteiros sobre os quais é calculada uma
soma.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
28
Limitações do CheckSum
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
29
CRC - Cyclic Redundancy Check
• Implementado em Hardware
– registrador de deslocamento + porta Xor
• melhor que checksum
• Cada bit muda dramaticamente o resultado
final.
Administração e Gerenciamento de
Redes - SCE 238
30