CSMA/CD Prof. Edgard Jamhour email: [email protected] URL: http://ppgia.pucpr.br/~jamhour Redes TCP/IP LAN – LOCAL AREA NETWORKS • A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico. A B DADOS A CRC B C quadro 2000, Edgard Jamhour QUADRO • O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO A B CABEÇALHO DADOS CRC FECHO 2000, Edgard Jamhour CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection A) Uma estação sempre ouve o meio antes de transmitir, e só transmite se o meio estiver desocupado. B) Durante a transmissão, a estação compara o que está transmitindo com o que está recebendo, se for diferente, então conclui que ocorreu uma colisão. C) Em caso de colisão, a estação para imediatamente de transmitir, espera um tempo randômico selecionado entre 0 e T (512 bit times), e tenta novamente. D) Se houver colisão, o intervalo de tempo randômico é dobrado novamente (0 a 2xT) F) Se houver novamente colisão, o passo D é repetido até 16 vezes. 2000, Edgard Jamhour PROBLEMA 1: O tempo médio para ganhar o meio aumenta com o número de computadores da rede. ESCUTANDO ESCUTANDO A B C quadros na fila de espera 2000, Edgard Jamhour EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES • O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. T A B A TRANSMITE B RECEBE t A RECEBE B TRANSMITE tempo para o sinal ir de A para B 2000, Edgard Jamhour Exemplo • Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: – Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s • Velocidade de propagação no meio: 200 000 Km/s – Tempo de propagação: t = 1 10-6 s para 200 m – Tempo de propagação: t= 10 10-6 para 2 Km eficiência = T/(T+t) HALF-DUPLEX eficiência200m = 91% L eficiência2Km = 50% eficiência100Mbits e 2Km = 9,1% A B 2000, Edgard Jamhour PROBLEMA 2: COLISÃO A B C COLISÃO DETECTADA POR A A A TRANSMITE t RECEBIDO DE C COLISÃO DETECTADA POR C C t RECEBIDO DE A C TRANSMITE 2000, Edgard Jamhour Exemplo • eficiência = 1/(1 + 6,44t/T) – t: tempo de propagação • L = 200m então t=1 10-6s – T: tempo para transmitir o quadro • T = 10 10-6 s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s) HALF-DUPLEX eficienciaL=200m = 60,8 % L eficienciaL=2Km = 13,4% eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 % A B 2000, Edgard Jamhour LIMITAÇÕES DAS LANs • O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO – Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento. • A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA – Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado. – Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho. 2000, Edgard Jamhour HUBS • Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. HUB A C A C A A C B C 2000, Edgard Jamhour SWITCH • Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. PORTA SWITCH 1 A C 2 3 A C A C C A COMPUTADOR 1 A 3 C C A A B C 2000, Edgard Jamhour SWITCH • Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. SWITCH HUB A B HUB C D E F G 2000, Edgard Jamhour WAN • A redes WAN utilizam uma tecnologia de transmissão que permite interligar um número ilimitado de comutadores em distâncias arbitrariamente grandes. LAN roteador LAN LAN Pode ser uma ligação ponto a ponto 2000, Edgard Jamhour Roteamento/Comutação Usuário broadcast Nó Barramento Link roteador Rota 1 Rota 2 Subrede Ligação ponto a ponto 2000, Edgard Jamhour Comutação POR CIRCUITO NÃO DATAGRAMA COMUTAÇÃO POR PACOTES ORIENTADA A CONEXÃO? SIM CIRCUITO VIRTUAL 2000, Edgard Jamhour Redes de comutação por circuito – Estabelece um caminho dedicado entre a origem e o destino, antes que a comunicação se estabeleça. • Exemplo: TDMA, CDMA, SHD, PDH, etc. A banda é reservada, independente do tráfego. A C B D REDE COMUTADA POR CIRCUITO 2000, Edgard Jamhour Redes de comutação por pacote – Não estabelece um caminho dedicado. – As informações de endereçamento precisam ser intercaladas com o próprio fluxo de mensagens, numa operação de denominada empacotamento. – Exemplos: TCP/IP, GPRS, etc. REDE COMUTADA POR PACOTE 2000, Edgard Jamhour Redes de pacotes orientadas a conexão • Também conhecidas como circuito virtual • Determinam o caminho entre emissor e receptor antes de iniciar a comunicação. • Os pacotes chegam sempre na ordem em que foram enviados. – Exemplo: ATM e Frame-Relay IDENTIFICADOR DE CIRCUITO VIRTUAL OUTRAS INFORMAÇÕES DE CONTROLE DADOS PACOTE NUMA REDE ORIENTADA A CONEXÃO 2000, Edgard Jamhour Redes de pacotes não orientadas a conexão • Também conhecidas como datagrama. • O caminho é determinado analisando o endereço de cada pacote. • Os pacotes podem chegar fora de ordem. – Exemplo: TCP/IP ENDEREÇO DE ORIGEM ENDEREÇO DE DESTINO OUTRAS INFORMAÇÕES DE CONTROLE DADOS PACOTE NUMA REDE NÃO ORIENTADA A CONEXÃO 2000, Edgard Jamhour REDES • IP: Não orientadas a conexão roteador Utiliza o endereço dos computadores • ATM: Orientadas a conexão Utiliza um identificador de conexão switch 2000, Edgard Jamhour