Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão (broadcast)
● Redes ponto-a-ponto (point-to-point/P2P)
Tecnologias de Transmissão
● Redes ponto-a-ponto
o
o
o
Conexões entre pares
Pacotes enviados na modalidade store-and-forward
Necessário algoritmo de roteamento
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão
o
o
o
Canal de comunicação compartilhado
Toda mensagem possui um campo de destinatário
Necessário forma de controle de acesso ao meio
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão
o
o
o
Unicast
Multicast
Broadcast
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão
o
Algoritmo de recebimento de mensagem
se endereco_do_quadro = meu_endereco
processa_quadro
senão
descarta_quadro
fim
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão
o
Forma de alocação de canal
 Estática
 Dinâmica
Tecnologias de Transmissão
● Redes de difusão
o
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 difusão
o
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-ponto
Redes menores
Redes maiores
Redes locais
Redes espalhadas
geograficamente
Camada de Enlace
● Funções
LLC
Logical Link Control
(Controle do Enlace Lógica)
Enlace
MAC
Media Access Control
(Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace
● Funções
Enquadramento: agrupar sequência de bits em
quadros
o Entrega confiável
o Detecção e correção de erros
o Subcamada de controle de acesso ao meio (MAC)
o
Camada de Enlace
● Funções
o
o
Responsável pela comunicação entre dois
computadores adjacentes fisicamente ligados por
um canal de comunicação
Utiliza FIFO (first-in-first-out) preserva a ordem que
os bits foram enviados
Camada de Enlace
● Funções
A camada física aceita um fluxo de bits brutos e
tenta entregá-los ao destino
o Não há garantia de que esse fluxo de bits seja livre
de erros
o O número de bits recebidos pode ser menor, igual
ou maior que o número de bits transmitidos
o Os bits podem ter valores diferentes dos bits
originalmente transmitidos
o
Camada de Enlace
● Funções
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-lo
o O transmissor divide os dados de entrada em
quadros com algumas centenas ou alguns milhares
de bytes
o
Camada de Enlace
● Funções
o
o
Redes tipo difusão devem implementar um
mecanismo de controle de acesso ao meio
(subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)
O que é mais interessante
 Detectar ou corrigir o erro?
Camada de Enlace
● Características dos erros
o
o
o
São inevitáveis em qualquer sistema de
comunicação real
A distribuição dos erros não é homogénea: bits
isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou
mais bits sucessivos errados
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
o
Puro
Slotted
● CSMA
o
o
CA
CD
MAC
● Aloha
o
o
Transmissão ocorre quando há dados para serem
transmitidos
Colisões
 Existirão
 Serão detectadas
 Espera de tempo aleatório até nova transmissão
MAC
● Aloha
MAC
● Aloha
o
o
Transmissão ocorre quando há dados para serem
transmitidos
Colisões
 Existirão
 Serão detectadas
 Espera de tempo aleatório até nova transmissão
MAC
● Aloha
o
o
o
Se houver colisão apenas no último bit toda
transmissão será danificada
Vantagens e desvantagens
Quando podemos utilizar?
MAC
● Slotted Aloha
Dividir o tempo em intervalos discretos
Cada intervalo para transmitir um quadro
Estações devem ser capazes de identificar
claramente os intervalos:
o Uma estação especial poderia emitir um sinal no
início de cada intervalo
o
o
o
MAC
● Slotted Aloha
MAC
● CSMA
o
o
o
Carrier Sense Multiple Access
Carrier Sense (CS) - Escuta o meio e é capaz de
detectar o meio está livre
Mutiple Access (MA) - Meio compartilhado por
diversos nós que concorrem para transmissão
MAC
● CSMA
o
3 tipos
 1-persistente
 não-persistente
 p-persistente
MAC
● CSMA
o
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
● CSMA
o
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
● CSMA
o
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
● CSMA
o
3 tipos - Comparativo
1-persistente
não-persistente
p-persistente
Canal
ocupado
Espera até que ele
fique desocupado
Espera um tempo
aleatório e começa o
processo novamente
Espera até o
próximo slot
Canal
desocupado
Transmite um
desocupado quadro
Transmite um
quadro
Transmite com
probabilidade p
Colisão
Espera tempo
aleatório e começa
o processo
novamente
Espera tempo
Espera tempo
aleatório e começa
aleatório e começa
o processo novamente o processo
novamente
MAC
● CSMA/CD
o
o
o
o
o
Introdução do CD
CD: Collision Detection
Capaz de detectar colisão
Colisões afetam o desempenho do sistema
principalmente em cabos longos e quadros curtos
Foi padronizado como IEEE 802.3 (Ethernet)
MAC
● CSMA/CD
Se uma colisão for detectada a transmissão é
interrompida
o Na detecção um sinal é emitido para anunciar a
colioa
o Sinal esse chamado de jam (48 bits)
o Espera de tempo aletório para evitar mais colisões
o Em caso de colisões sucessivas aumenta tempo de
espera
o
MAC
● CSMA/CA
o
o
o
o
Introdução do CA
CD: Collision Avoid
Objetivo: evitar colisão
Cada estação só pode transmitir no tempo definido
para ela
MAC
● CSMA/CA
o
2 tipos principais
 Token
 Polling
MAC
● CSMA/CA
o
Token
 Somente a estação que possui o token pode
transmitir
 Utilizada em redes em anel
MAC
● CSMA/CA
o
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/CA
o
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/CA
o
o
o
o
Utilizada em rede sem fio
Equipamento que coordena as transmissões
Não há como ‘escutar’ todo o meio
2 principais problemas
 Estação oculta
 Estação exposta
MAC
● CSMA/CA
o
Estação oculta
MAC
● CSMA/CA
o
Estação exposta
Camada de Enlace
● Funções
LLC
Logical Link Control
(Controle do Enlace Lógica)
Enlace
MAC
Media Access Control
(Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace
● Funções
o
o
Redes tipo difusão devem implementar um
mecanismo de controle de acesso ao meio
(subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)
O que é mais interessante
 Detectar ou corrigir o erro?
Camada de Enlace
● Características dos erros
o
o
o
São inevitáveis em qualquer sistema de
comunicação real
A distribuição dos erros não é homogénea: bits
isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou
mais bits sucessivos errados
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
HEAD
Payload
CRC
LLC
● Detecção de erro
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 confiáveis
o O bloco defeituoso é retransmitido
o
LLC
● Correção de erro
o
o
Incluir informações redundantes suficientes para
que o receptor seja capaz de deduzir quais devem
ter sido os dados transmitidos
Usado em enlaces que geram muitos erros Wireless
LLC
● Códigos de detecção de erros
o
o
o
Paridade
Checksum
CRC
LLC
● Códigos de detecção de erros
o
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 erros
o
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 erros
o
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 erros
o
Checksum
 Exemplo checksum de 2 palavras de 8 bits
 Dados iniciais: 00111101 00001101
 Checksum resultante: 01001010
 Checksum invertido: 10110101
LLC
● Códigos de detecção de erros
o
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 erros
o
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 erros
o
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 erros
o
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 erros
o
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 erros
o
CRC - Código de Redundâcia Cíclica
LLC
● Códigos de detecção de erros
o
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
o
o
o
o
10BaseT
100BaseT
1000BaseT
10Base2
10Base5
Ethernet
● Evolução
Inicio
 Cabo coaxial
 Meio compartilhado
 Half-Duplex
o Atual
 Cabo par trançado / Fibra óptica
 Ponto-a-ponto
 Full-Duplex
o
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 quadro
o
o
o
Preâmbulo: sequência de bits para sincronização
entre os hosts (transmissor e receptores)
 7 bytes 10101010 e 1 byte 10101011
Endereço de destino: endereço de enlace do host
de destino
Endereço de origem: endereço de enlace do host de
origem
Ethernet
● Formato do quadro
Type
 Identifica o protocolo da camada de rede
o Dados
 Pacote IP
o Pad
 Campo de preenchimento adicional
o CRC: Checagem de integridade
 Polinômio de 32 bits
o
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
● Funcionamento
o
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
o
o
Store-and-Forward
Cut-Through
Adaptative Cut-Through
Switch
● Funcionamento interno
o
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 operação
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)
o
Comparativo entre dispositivos
Hub
Roteado Switch
r
Isolamento de Tráfego Não
Sim
Sim
Plug-and-play
Sim
Não
Sim
Roteamento Ótimo
Não
Sim
Não
Equipamentos
● Hub - Camada 1
Equipamentos
● Switch - Camada 2
o
o
Gerenciável
Não gerenciável
Equipamentos
● APs - Camada 2
VLAN
● Procolo da camada 2
● Função principal: Segmentar a rede
● Funções:
Segmentação baseado na estrutura organizacional
o Controle
o Segurança
o Isolamento de problemas
o Desempenho - Broadcast
o Economia
o
VLAN
● Com VLAN X Sem VLAN
VLAN
● 802.1Q
o
o
o
o
IEEE
Padrão atualmente definido
Clientes não tratam a TAG
Switches e roteadores inserem e retiram a TAG Erro CRC
VLAN
● ID
o
o
1 e 1005
VLAN 1
 Padrão
 Não pode ser removida
VLAN
VLAN
● Métodos
o
o
Estática
 Definida manualmente
Dinâmica
 802.1x
VLAN
● Tipos de porta
o
o
Access
Trunk
VLAN
● Comunicação entre VLANs?
o
o
Roteador
Próxima camada