Aulas 10 / 11 – TEC 11ºF

Redes de computadores

Prof. António dos Anjos

Aula 10 / 11 2

Terminologia importante (relembrar)

Meio Canal ao qual está ligada a placa de rede, através do qual os dados

viajam. (e.g. Fibra óptica; Cabo coaxial; Cabo TP)

Segmento Meio físico de TX partilhado por NICs (Network Interface Cards)

Nó Computadores e periféricos ligados aos segmentos através das

NICs

Trama “Pedaço” de informação que circula, pelo meio físico, na

comunicação entre nós. (Frame)

Aula 10 / 11 3

O problema

Quando é necessário comunicar numa rede, apenas um computador pode aceder ao meio físico.

Se dois ou mais computadores tentarem aceder à mesma linha ao mesmo tempo, dá-se uma: COLISÃO

Como organizar as transmissões de forma a que todos os computadores possam ter uma oportunidade trocar mensagens?

Aula 10 / 11 4

Padrão de Rede

Conjunto de regras que define:Meio físico de transmissão

Como os computadores acedem ao meio físico de transmissão

Formato dos pacotes que nele viajam

Aula 10 / 11 5

Padrões de Rede

Ethernet

Token-Ring

FDDI, etc…

Aula 10 / 11 6

Padrão Ethernet

Primeira rede Ethernet em 1973 pela Xerox Corporation [Metcalfe]

É uma tecnologia de área local

Definido pela norma 802.3 da IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

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Ethernet – Cablagem (recordar)

Denominação Ethernet

TipoVelocidade

MbpsTam. Max.

CaboFichas

10BaseT UTP cat.3 10 100m RJ45

10Base2 Coaxial 10 185m BNC “T”

10Base5 Coaxial “Thick” 10 500m AUI

10BaseF Fibra Óptica 10 2Km ?

100BaseTX UTP cat.5 100 100m RJ45

100BaseFX Fibra Óptica 100 2Km ?

Aula 10 / 11 8

Ethernet – MAC

MAC – Medium Access Control

O padrão Ethernet define como protocolo de MAC o protocolo: “CSMA/CD”

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

CSMA/CD é um protocolo MAC baseado na contenção

Aula 10 / 11 9

MAC baseado na contenção

Não há controle

Cada NIC tenta “tomar posse” do meio físico

Eficaz em redes com pouco tráfego

Pode tornar-se muito lento em tráfego muito elevado

Aula 10 / 11 10

CSMA original (analogia)

Grupo de amigos que querem falar

Enquanto um fala os outros ouvem

Quando ninguém está a falar, outro pode começar

Problema: Quando todos estiverem calados, dois podem

começar a falar ao mesmo tempo (colisão!!!)

Aula 10 / 11 11

CSMA original (algoritmo)

O nó que quer transmitir primeiro “escuta” se o canal está livre (carrier sense)

Se o meio estiver a ser utilizado, o nó aguarda; senão transmite

O transmissor aguarda aviso de recepção (ACK), se não chegar, reenvia

Impede colisões durante transmissões já iniciadas

Não evita colisões nas tentativas simultâneas de acesso ao meio

PROBLEMA: Quando se dá uma colisão, o meio fica inutilizado durante a duração de ambos os frames.

Aula 10 / 11 12

CSMA/CD

CSMA com detecção de colisão (Collision Detection)

Escuta o meio enquanto transmite o frame

Soluciona o problema da inutilização do meio em caso de colisão de frames de grande dimensão

Aula 10 / 11 13

CSMA/CD (algoritmo)

1 – Se o meio estiver livre, transmite o frame e mantém escuta ao canal; senão 2

2 – Se o meio estiver ocupado, aguarda até estar livre e depois 1

3 – Se for detectada uma colisão, interrompe a transmissão e 4

4 – Aguarda uma quantidade aleatória de tempo e 1

Aula 10 / 11 14

CSMA Vs CSMA/CD

CSMA não evita colisões

CSMA/CD não evita colisões

Então qual é a vantagem do CSMA/CD?Detecta as colisões e aborta a TX de forma

a deixar o meio livre, o mais cedo possível

Aula 10 / 11 15

Ethernet – Limite do Payload

Então e se o nosso amigo nunca mais se calar?Não temos oportunidade de começar a falar

Um frame Ethernet limita o tamanho dos dados (payload) no frame a 1500 bytes

Aula 10 / 11 16

Padrão Token-Ring

Criado pela IBM

É uma tecnologia de área local

Definido pela norma 802.5 da IEEE

Aula 10 / 11 17

Token-Ring – MAC

Utiliza o protocolo de MAC:

“Token-Passing”

Método baseado em “Round Robin”

Aula 10 / 11 18

Token-Passing (analogia)

Grupo de amigos em círculo

Uma bola é passada de amigo para amigo Quando alguém tem a bola, passa-a para o amigo

à sua direita

Cada amigo só pode falar enquanto tiver a bola Isto garante que só uma pessoa fala de cada vez

Aula 10 / 11 19

Token-Passing (analogia 2)

A pessoa que recebe a bola, em vez de falar, escreve a mensagem num papel Incluindo o nome do destinatário

Antes de passar a bola passa a carta à pessoa à sua direita

Se a pessoa que receber a carta for o destinatário, lê a mensagem e assina-a

Assim que a mensagem volta ao remetente, este verifica que a mensagem foi recebida (assinada) e de seguida destrói-a Entretanto a bola continua a circular

Aula 10 / 11 20

Token-Passing (algoritmo)

Um conjunto de 3 bytes chamado de “Token” (testemunho) circula de computador em computador

Se um computador receber o Token e não tiver mensagem para enviar, passa o Token ao próximo computador

Senão, “segura o Token” e envia a mensagem com o endereço do destinatário A mensagem passa de computador em computador até ao

destinatário e quando retornar ao remetente, é destruída

O destinatário poderá sinalizar a mensagem para o remetente verificar que esta foi bem recebida

Assim que a mensagem tiver sido transmitida, o computador “larga” o Token e passa-o para o próximo computador

Aula 10 / 11 21

CSMA/CD Vs Token-Passing(protocolos de controle ao acesso do meio)

CSMA/CD (usado pelo padrão Ethernet) Simples

Overhead pequeno Eficaz em redes com pouco tráfego Tempo de acesso ao meio não é determinístico (é probabilístico) Não eficaz em redes com muito tráfego

Muitas colisões Não permite estabelecimento de prioridades de acesso ao canal (meio)

Token-Passing (usado pelo padrão Token-Ring) É justo Eficiente em redes com tráfego elevado É possível o estabelecimento de prioridades Tempo de acesso ao meio é determinístico (bom p/aplicações de tempo real)

Mecanismos de criação e gestão do Token complexos

Overhead elevado Não é tão eficiente em redes com tráfego baixo