Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace

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

Padrão IEEE 802.3

PHYSICAL

DATA LINK

NETWORK

TRANSPORT

SESSION

PRESENTATION

APPLICATION

PLSPhysical Signaling

MACMedia Access Control

LLCLogical Link Control

HIGHER LAYERS

PHYSICAL MEDIUMATTACHMENT

MEDIUM

Nível de Enlace

Nível de EnlacePadrão IEEE 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

Físico

Enlace

802.2

802.3 802.4

LLC

MAC

802.5 802.6 802...

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 meiobaseados em contenção ALOHA Sloted ALOHA CSMA

– p e np-CSMA– CSMA-CD– CSMA/CA– M-CSMA

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.



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– 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

Slotted Aloha

A

B

C

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

Slotted Aloha

A

B

C

A

B

C


npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access)

pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access)

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access

with Collision Detection)


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)


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


npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access)

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.

Tempo desperdiçado

T1T2

T3

Tempo desperdiçado


pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access)Ao sentir uma transmissão, uma estação continua a

escutar o meio até que ele fique livre. Aí então ttransmite com uma probabilidade p

ou espera por um intervalo de tempo fixo e então repete o processo

T1T2

T3

Tempo desperdiçado


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

CSMA/CD

A escuta o meio


CSMA/CD

B escuta o meioA inicia transmissão


CSMA/CD

B inicia transmissão


CSMA/CD

B detecta colisão


Sinal inválido se propaga

CSMA/CD

A detecta colisão



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

• depois de um certo número de tentativas,se as colisões ainda persistirem, a transmissãoé abortada

incidência consecutivasde colisões

Valor dotempo para

retransmissão

tempo


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


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


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

``The diagram was drawn by Dr. Robert M. Metcalfe in 1976On the drawing are the original terms for describing Ethernet.''


Ethernet

7 Octets

1 Octet

6 Octets

6 Octets

2 Octets

4 Octets

FrameTransmitted/

ReceivedTop-down

PREAMBLE

SFD (start frame delimiter)

Destination Address

Source Address

Data

Frame Type

Frame Check Sequence


O método CSMA/CD é usado no padrão da Ethernet.

Formato do Quadro Ethernet


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.


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

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