Rede de Computadores
MATA59 – Redes de
Computadores I
Universidade Federal da Bahia
Instituto de Matemática
Departamento de Ciência da Computação
Rede de Computadores
Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
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1. Protocolos de Acesso Múltiplo
1. Aloha
2. CSMA – Carrier Sense Mulpple Access
3. CSMA/CD – CSMA com Collision Detection
4. Protocolo livre de colisão
5. WDMA – Wavelength Division Multiple Access
6. Protocolo para LAN sem Fio
2. Arquitetura de Redes locais
3. ETHERNET
1. Cabeamento
2. Protocolo MAC
3. Fast e Giga ETHENET
4. LAN Sem Fio
5. BLUETOOTH
6. Comutação na Camada de enlace
Rede de Computadores
Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
1. Aloha - Criado em 1970.
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Transmitir o quadro no canal de envio
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo
aleatório, que é incrementado a cada colisão, e retransmite o mesmo
Quadro
A eficiência do uso do canal fica em torno de 18 %
Chamado de Transmissão com Contensão
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
1. Aloha – com slots ( Slotted Aloha ) - Criado em 1972.
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Esperar o slot de tempo pré-determinado para transmitir
• Transmitir o quadro no canal de envio
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo
aleatório, que é incrementado a cada colisão, e retransmite o mesmo
Quadro
A eficiência do uso do canal fica em torno de 36 %
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975
Não persistente
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum
Quadro ( ocupado )
• Se ocupado, espera um tempo aleatório e crescente, até que desocupe
• Se livre, transmitir o quadro no canal de envio
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo
aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro
A eficiência do uso do canal fica em torno de 85 % mas com alto atraso
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975
1-persistente – persiste com probabilidade 1
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum
Quadro ( ocupado )
• Se ocupado, espera até que desocupe
• Se livre, ou acabou de desocupar, transmitir o quadro no canal de envio
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo
aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro
A eficiência do uso do canal fica em torno de 85 % mas com grande
sensibilidade ao retardo de propagação
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975
P-persistente – persiste com probabilidade P
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Esperar por um slot de tempo pré-determinado para transmitir
• Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum
Quadro ( ocupado )
• Se ocupado, espera até que desocupe
• Se livre, ou acabou de desocupar, transmitir o quadro com probabilidade P
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo
aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro
A eficiência: 70 % - P:0,5 90 % P:0,1 95% P:0,01
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
3. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection
Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve:
• Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum
Quadro ( ocupado )
• Se ocupado, espera um tempo aleatório e crescente, até que desocupe
• Se livre, transmitir o quadro no canal de envio
• Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção
• Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso
• Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Interrompe de
imediato a transmissão e espera um tempo aleatório, diferente por estação,
e recomeça o processo para o mesmo Quadro
A eficiência do uso do canal fica em torno de 35 %
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
4. Protocolo livre de colisão
Protocolo Bit-Map – Protocolo de Reserva
Cada período de disputa consiste de N slots:
• Cada estação i = 1,2,3,..., N que deseja transmitir informa isto através da
colocação do bit 1 na posição i no campo de controle
• As estações que fizeram a reserva são então contempladas com liberação de
transmissão do Quadro, obedecendo a sua ordem numérica relativa ao
campo de controle.
• Se a estação não tiver nada para transmitir, não faz a reserva e seu slot de
tempo de transmissão não será usado, porém não será desperdiçado
123 45678
100 10100
9
1
4
6
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
4. Protocolo livre de colisão
Protocolo Token Passing – Protocolo de Reserva
• Cada estação monitora o meio e pode receber dois tipos de Quadro.
• Se recebe o token e tem uma mensagem para transmitir, então retém o
Token e envia uma mensagem. Se não tem mensagem, devolve o Token
• Se recebe uma mensagem verifica se o endereço de destino corresponde ao
seu. Caso afirmativo, copia a mensagem e a devolve para a rede.
• Se o endereço de destino não for o da estação que está recebendo a
mensagem ela verifica se o endereço de origem corresponde com o seu.
Caso positivo, retira a mensagem da rede. Caso negativo, devolve a
mensagem sem copiar.
Usado geralmente em redes com topologia Anel
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
5. WDMA – Wavelength Division Multiple Access
•
•
•
•
•
•
Usado em redes locais de fibra ótica
Utiliza técnicas FDM e TDM para subdividir o canal em sub-canais
Aloca sub-canais dinamicamente para as estações que precisam transmitir
Para cada estação, são atribuídos dois sub-canais:
Controle : Banda estreita
Dados: Banda larga
Cada estação utiliza o canal de controle para informar com que estação está
se comunicando e o canal de dados para a transmissão dos dados, nos slots
de tempo apropriados
Aceita três tipos de tráfego:
Orientado a conexão com taxa de dados constante
Orientado a conexão com taxa de dados variável
Não orientado a conexão
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
6. Protocolos para LAN’s sem fio AD-HOC
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
6. Protocolos para LAN’s sem fio AD-HOC
•
•
•
Taxas de transmissão de 11 a 54 Mbps
Alcance depende da capacidade da antena, podendo varia de uma a algumas
dezenas de metros
Um protocolo possível seria o CSMA, porem não é o mais adequado
a
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b
c
d
a
b
c
d
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
6. Protocolos MACA e MACAW
RTS
CTS
•Qualquer estação que esteja ouvindo o RTS deve
permanecer inativa o tempo suficiente para que o CTS seja
transmitido, sem conflito.
•Qualquer estação que esteja ouvindo o CTS deve
permanecer inativa durante a transmissão de dados que
está a caminho
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Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
1. Protocolos de Acesso Múltiplo
6. Protocolos para LAN’s sem fio com infra-estrutura
•
Funções do PA:
Conexão de estações móveis
Autenticação na rede
Gerência e controle de fluxo
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2. ARQUITETURA DE REDES LOCAIS
•Padrão que define níveis funcionais para funcionamento de
redes locais
•Limitado aos níveis 1 e 2 do Modelo de Referência OSI
•A idéia é ter uma Arquitetura que aproveite as particularidades
das redes locais quanto a sua abrangência física, velocidade e
qualidade da linha e topologias
•O objetivo deste padrão é definir uma camada de enlace e uma
camada física específicas para as caracterísitcas de uma rede
local.
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Rede de Computadores
2. ARQUITETURA DE REDES LOCAIS
•O IEEE foi a instituição que primeiro se dedicou ao estudo e
padronização da arquitetura de LAN.
•O resultado foi o projeto IEEE 802 que se tornou padrão de
mercado
•O objetivo deste padrão é definir, em aderência as
especificações funcionais do modelo OSI, uma camada de enlace
e uma camada física que fosse adequadas as características de
uma LAN.
•O resultado foi a divisão da camada de enlace em duas
subcamadas: LLC ( Logical Link Control) e a camada MAC (
Medium Access Control ). Além disso , a camada física foi
descrita de forma específica par aLAN
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Rede de Computadores
2. Arquitetura de Redes locais - Redes IEEE 802
•A especificação 802 descreve a estrutura funcional de uma forma
geral
•Define a rede local em função de suas características:
•Abrangência física restrita
•Link com alta capacidade de transmissão
•Baixa probabilidade de erros
•As especificações detalhadas das subcamadas sào descritas
nos documentos específicos :
•802.2 LLC
•802.x Especificações de acordo com o método de acesso a
rede e topologia
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Redes IEEE 802
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IEEE 802.2 - LLC
•O objetivo do IEEE ao estabelecer a subdivisão do nível de
Enlace em dois foi a criação de protocolo de enlace comum,
independente da topologia, método de acesso ao meios e meios
físicos.
•O LLC oferece serviço orientado a conexão, confiável , com
controle de fluxo e multiplexação. Opcionalmente, oferece serviço
não orientado a conexão, bastante rápido porém não confiável
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Rede de Computadores
IEEE 802.2 - LLC
•Os campos que formam o quadro LLC São:
•DSAP ( 1 byte ) : Ponto de acesso do serviço no destino
•SSAP ( 1 byte ) : Ponto de acesso ao serviço na origem
•CONTROLE (1 byte ) : Campo de controle que identifica o
formato da mensagem
•INFORMAÇÃO ( n bytes ): Informações do usuário
•FCS ( 2 bytes ) : Checagem de erros físicos
DSAP SSAP Controle Informação
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FCS
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IEEE 802.2 - LLC
•Os tipos de quadro trocados podem ser de 3 tipo:
•Informação
•Comandos de supervisão
•Comandos não numerados
•O funcionamento do protocolo é idêntico ao HDLC
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3. Arquitetura ETHERNET
Tipos de rede: 10 base 2
10 base 5
10 base t
10 base f
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET 10 base 2 ou 10 base 5
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET 10 base 2 ou 10 base 5
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Interfaces
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Conectores
Conector SC para 1000Base SX e LX
Conector FDDI
Conector ST
Conector FC
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET 10 base T
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET 10 base T c/switch
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET 10 base T c/switch
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Quadro
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Quadro
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
1 Mb/s
10 Mb/s
10 Base -T
UTP Cat 3
10 Base - FX
Fibra
10 Base - FP
10 Base - FB
10 Base - FL
100 Mb/s
10 Base - 5
10 Base - 2
Coaxial
100 Base-TX
UTP Cat 5
2 pares
100 Base-T4
UTP Cat 3,4,5
4 pares
100 Base-FX
Fibra
1000 Mb/s
1000 Base X
1000 Base-LX
Fibra
1000 Base-SX
Fibra
35
1000 Base-T
UTP
Cat 5
1000 Base-CX
Coaxial
150 Ohms
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3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
• Quadro comparativo
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Ethernet 10Base-T Fast Ethernet
100Base-T
Gigabit Ethernet
1000Base-X
Taxa de
transmissão
10Mbps
100Mbps
1000Mbps
Fibra Multimodo
2Km
412m (half duplex)
2Km (full duplex)
550m
Fibra Monomodo
25Km
20Km
3Km
STP / Coax
500Km
100m
25m
UTP Cat. 5
100m
100m
100m
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3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
• Camada física
Camadas Superiores do IEEE 802.3
Controle de Acesso ao M eio (M AC) Full duple x e /ou Half duplex
Gigabit M edia Independent Interface GM II (Opcional)
1000 base-X PHY
8B/5B Auto-negotiation
1000 Base-T
PCS
Tecnologia baseada
em f ibra óptica
Tecnologia baseada
em UTP Cat 5
1000Base-LX
LWL/SWL
Transceiver
1000Base-SX
SWL
Transceiver
1000Base-CX
Transceiver
Fibra Óptica
Fibra Óptica
Cobre
Blindado
Cam ada Fís ica IEEE 802.3z
37
1000 Base - T
PM A
Transceiver
UTP Cat. 5
Cam ada Fís ica IEEE 802.3ab
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3. Arquitetura ETHERNET - Exemplo
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Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
100 Mb/s
100 Base-TX
UTP Cat 5
2 pares
100 Base-T4
UTP Cat 3,4,5
4 pares
39
100 Base-FX
Fibra
MMF e SMF
10Gb/s
1000 Mb/s
1000 Base X
1000 Base-LX
Fibra
MMF e SMF
1000 Base-SX
Fibra
MMF
1000 Base-T
UTP
Cat 5
1000 Base-CX
Coaxial
150 Ohms
10GBase-R
10GBase-W
10GBase-X
Rede de Computadores
3. Arquitetura ETHERNET - Evolução
• Comparação 1 G x 10 G
1 Gigabit
10 Gigabit






40
CSMA/CD + Half/Full Duplex
Meio Óptico/Cobre
Usa Fibre Channel na PMD
(Physical Medium Dependent)
Reutiliza codificação 8B/10B
Suport LANs até 5 km




CSMA/CD
+
Full
Duplex
somente (sem protocolo de
deteção de colisão)
Meio Óptico somente
Criou novos padrões ópticos na
PMD
Novos esquemas de codificação
Suporta LANs até 40 km –
Provém ligação direta ao
SONET/SDH (WAN)