Comunicação de Dados e
Teleprocessamento
Nível de Enlace
Fonte principal:
Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz
Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus.
Nível de Enlace

Controle de Acesso ao Meio
– duas máquinas ligadas ao meio de transmissão: caso
simples
– várias máquinas ligadas ao meio de transmissão:
disciplina ?
• Centralizado: “polling”
• Distribuído: estações logicamente iguais
todas controlam acesso ao meio físico
• Diferentes meios: diferentes formas de controle de acesso
• Uso da arquitetura IEEE 802:
– camada LLC: serviço uniforme de enlace independente do meio
– camada MAC: características dependentes do meio
Nível de Enlace
Padrão IEEE 802.3
HIGHER LAYERS
APPLICATION
PRESENTATION
LLC
Logical Link Control
SESSION
MAC
Media Access Control
TRANSPORT
PLS
Physical Signaling
NETWORK
DATA LINK
PHYSICAL
PHYSICAL MEDIUM
ATTACHMENT
MEDIUM
Nível de Enlace
Padrão IEEE 802
Enlace
LLC
802.2
MAC
Físico
802.3
802.4
802.5
802.6
802...
– IEEE 802.1: documento descrevendo relacionamento entre os diversos
padrões IEEE 802
– LLC - Logical Link Control - fornece pontos de acesso a serviço aos
usuários de rede
– MAC - Medium Access Control
• Monta dados a serem transmitidos (endereçamento,detecção de erros)
• Desmonta os quadros efetuando reconhecimento de endereço e detecção de
erros
• Gerencia comunicação no enlace
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio




Baseados em Contenção
Acesso Ordenado sem Contenção
Protocolos de acesso em redes óticas
Protocolos de acesso com prioridades
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
baseados em contenção



ALOHA
Sloted ALOHA
CSMA
– p e np-CSMA
– CSMA-CD
– CSMA/CA
– M-CSMA
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

ALOHA
– 1970 - Começou a ser operada uma rede de rádio difusão via
satélite - Aloha – Seu propósito era interligar o cento de computação, da
Universidade do Havaí, em Honolulu, a terminais espalhados por
todas as ilhas do grupo.
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

ALOHA
–
–
–
–
1 canal de freqüência para computador central
1 canal de freqüência para terminais 1 a N
computador central confirma mensagens
falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo
aleatório limitado
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

ALOHA
–
–
–
–
1 canal de freqüência para computador central
1 canal de freqüência para terminais 1 a N
computador central confirma mensagens
falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo
aleatório limitado
Aloha
A
B
C
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

Sloted ALOHA:
– tempo dividido em slots
– terminais transmitem no início de slots de tempo
– configurar pacotes de transmissão para serem menores que slots
Aloha
A
B
C
Slotted Aloha
A
B
C
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

npCSMA
(non-persistent Carrier Sense Multiple Access)

pCSMA
(persistent Carrier Sense Multiple Access)

CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection)
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
– Quando deseja transmitir, a estação “ouve” antes
o meio para saber se existe alguma transmissão
em progresso.
– Se na escuta ninguém controla o meio, a estação
pode transmitir.
– Em caso contrário, a estação espera por um
período de tempo e tenta novamente.
– Colisão detectada por inexistência de confirmação
(em p e np)
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
– inexistência de confirmação
leva em consideração:
• retardo de propagação de ida e volta
• disputa de acesso ao meio da estação receptora
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

npCSMA
(non-persistent Carrier Sense Multiple Access)
Tempo desperdiçado
Tempo desperdiçado
T1
T2
T3
Se, ao escutar o meio, um nó “sentir” que está havendo
uma transmissão, ele espera por um intervalo de
tempo aleatório antes de tentar novo acesso.
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
pCSMA
(persistent Carrier Sense Multiple Access)
Ao sentir uma transmissão, uma estação continua a
escutar o meio até que ele fique livre. Aí então t
transmite com uma probabilidade p
ou espera por um intervalo de tempo fixo e então
repete o processo
Tempo desperdiçado
T1
T2
T3
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection)
A detecção da colisão é realizada durante a
transmissão.
Ao transmitir, um nó fica o tempo todo escutando o
meio e, notando uma colisão, aborta a transmissão e
espera por um tempo para tentar a transmissão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
A escuta o meio
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
A inicia transmissão
B escuta o meio
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
B inicia transmissão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
B detecta colisão
Sinal inválido se propaga
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
A detecta colisão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
Técnicas de Retransmissão:
– espera aleatória exponencial truncada (truncated
exponencial back off)
• estação espera um tempo aleatório variando de 0 um valor
superior
• este valor superior dobrado a cada colisão sucessiva
• retardo de transmissão pequeno no começo, mas cresce
rapidamente
• duplicação do limite superior detida em algum ponto
Valor do
tempo para
retransmissão
• depois de um certo
número de tentativas,
se as colisões ainda
persistirem, a transmissão
é abortada
incidência
consecutivas
de colisões
tempo
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA/CD
Técnicas de Retransmissão:
– retransmissão ordenada (orderly back off)
• após a detecção da colisão, estação só pode retransmitir em
intervalo de tempo a ela pré-alocado
• direito de transmissão (intervalo de tempo) é dedicado
sucessivamente às estações, na ordem decrescente de sua
prioridade
• após a primeira transmissão, método CSMA/CD é retomado
• todas estações tem que dedectar colisão, não somente as
transmissoras
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA / CD
– seja:
•
•
•
•
•
tp: tempo de propagação entre nodos mais distantes
M: tamanho da mensagem
C: taxa de transmissão
M >= 2 C tp
ex.: C=10Mbits, tp=1/10**5 s (=1 ns)
100 bits -> tempo de propagação equivale ao tempo de
um frame de 10 bits
• considerando ida e volta, cada frame deve ter no mínimo
200 bits - para que uma estação esteja ainda
transmitindo o frame e possa perceber (escutar) a
colisão
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA / CD
– quanto maior a distância entre as estações mais
distantes:
• maior o tempo de propagação entre elas
• maior o tamanho mínimo da mensagem
– quanto maior a velocidade da rede (mantendo-se o
tempo de propagação):
• maior o número de bits que podem ser transmitidos
enquanto sinal se propaga até a outra estação
• maior o tamanho mínimo da mensagem
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA / CA
– após uma transmissão, com ou sem colisão, rede
entra em modo onde as estações só podem
transmitir em intervalos a elas pré-alocados
– direito é dado a todas estações (intervalo de
tempo onde pode transmitir sem colisão)
– caso nenhuma rede queira transmitir, entra em um
modo de funcionamento CSMA comum, até que a
próxima transmissão aconteça
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

CSMA / CA
– refinamentos
• se nenhuma estação transmitir no intervalo pré alocado,
estação com mais alta prioridade (dona do 1ro intervalo
de alocação) transmite quadro sem conteúdo para que o
processo se inicie
• estação com prioridade inferior pode ser postergada ->
obriga que uma estação, após transmitir, só possa
transmitir novamente depois que outras tiveram
oportunidade
• diálogo entre estações: estação receptora pode enviar permite que duas estações monopolizem o uso da rede
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
Ethernet
``The diagram was drawn by Dr. Robert M. Metcalfe in 1976
On the drawing are the original terms for describing Ethernet.''
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio
O método CSMA/CD é usado no padrão da
Ethernet.
7 Octets PREAMBLE
 Formato do
1 Octet SFD (start frame delimiter)
Quadro Ethernet

6 Octets
Destination Address
6 Octets
Source Address
2 Octets
Frame Type
Data
4 Octets
Frame Check Sequence
Frame
Transmitted/
Received
Top-down
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

Considerando
–
–
–
–

10 Mbps
tamanho de 2500 m
4 repetidores
frame mínimo permitido deve
ocupar 51,2 micro seg.
– ==> tamanho mínimo de frame: 64 bytes
do destination address até FCS
– tamanho mínimo de dados: 46 bytes
– uso de enchimento
O tamanho máximo de um pacote em Ethernet é
1500 bytes.
Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

Endereçamento
– 6 octetos
– Cada placa adaptadora Ethernet vem com
endereço instalado na fábrica, diferente para cada
cartão.
– Os "endereços" são universalmente
administrados.
– Tudo 1: endereço de broadcast - mensagem é
revebida por todas estações na rede