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Prof. Fábio E. Santos 1
Redes de Computadores
Pacotes , Frames e Técnologia
Administração e Gerenciamento de Redes - SCE 238
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Pacotes, Frames e Detecção de Erros
• Pacotes: pequenos blocos de dados enviados individualmente pelo sistema de rede. Por que?
– coordenação na transmissão entre emissor e receptor.– acesso compartilhado de vários computadores à rede.
• Frames: “pacote” especifico para uma determinada tecnologia de rede (frame ethernet, frame ATM)
• Detecção de Erros– Bits de Paridade– Checksum– Cyclic Redundancy Check
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Tecnologias e Topologias de Redes
• Tecnologias: como computadores enviam pacotes pela rede. (ethernet, token ring, FDDI, ATM, LocalTalk)
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Tecnologia Ethernet
• Hoje a mais utilizada– balanço entre velocidade, custo e facilidade de
instalação.– aceitação no mercado de computadores e
existência de bom suporte.– Padrão definido pelo IEEE.
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Cabeamento Ethernet
• Quatro tipos de cabos mais usados hoje:– 10Base5 : coaxial grosso (thick ethernet)– 10Base2 : coaxial fino (thin ethernet)– 10BaseT (UTP) : par trançado– 10BaseFL : fibra óptica
• ambientes com interferência• 2 km de distância• 100 Mbps
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1 - Tecnologia Token Ring
• Passagem de Token– padrão de bits que difere de um frame normal de
dados.• Apenas um computador transmite por vez.• Quando um token chega, o computador o
retira do anel e transmite o dado (frame).• O frame continua pelo anel até voltar a
origem.
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Tecnologia Token Ring
• O nó gerador “reconhece” (Acknowledge) o frame.
• Tempo de “viagem” do token: 1 mseg !– Token é pequeno– controlado pelo hardware do anel.
• IBM Token Ring: 16 MBps.
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Exemplo - Token Ring
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Token Ring
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Token Ring
• MAU (MultiStation Access Unit) - IBM 8228
– 10 portas• 8 p/ nós• 2 p/ encadeamento (RI - Ring In; RO - Ring Out)• Max. 260 nós Até 33 MAU’s
– Comprimento anel: • Rede com uma MAU e 3 nós. Cada nó dista 100
metros da MAU Comprim. Anel = 600 m
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FDDI
• Fiber Distributed Data Interface– 100 Mbps.– 500 estações / 200 km de extensão.– Timed-token: cada estação tem garantido um
tempo de acesso a rede (no startup)– Fibra óptica– Contém duas fibras (uma é backup)– Rede “self-healing”
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Exemplo - FDDI
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Como funciona: Ethernet
• Não há uma “central” de coordenação.• Xerox - início anos 70 (1973 - Bob Metcalf)• Ethernet: 10Mbps• Fast Ethernet: 100Mbps.• Pode haver colisão. • Como controlar ?
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Fluxo de dados na Ethernet
Comprimento máximo da ethernet: 2500 mdistância max. percorrida por 64 bits (10Mbps) sem colisão
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CSMA
• Carrier Sense with Multiple Access– esquema de coordenação distribuída– Atividade elétrica no cabo determina status.– Se nenhum computador envia frames: não há
portadora (carrier).– Se algum computador transmite: há portadora.– Se não há portadora, a placa transmite um
frame!
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CSMA
• Se há uma portadora, a placa espera p/ enviar seu frame.
• Tecnicamente:– Verificar a presença de uma portadora chama-
se: carrier sense !– Usar a presença de sinal para transmissão por
vários computadores: Carrier Sense with Multiple Access
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Colisão
• O que acontece se, na ausência de portadora, dois computadores decidem transmitir simultaneamente?– Colisão (interferência) !
• Qual o mecanismo de Recuperação ?– CSMA/CD – CD: Colision Detection (and BackOff)
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Tratando a colisão
• Ao sentir a colisão (alteração anormal na voltagem, pela placa), o computador espera.
• Mas se ambos computadores esperarem o mesmo tempo para retransmitir: nova colisão !
• Usar um delaydelay de no máximo d.• Selecionar um valor randômico!
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Evitar colisões múltiplas
• Se houver nova colisão, duplica-se o tempo de delaydelay !
• Binary exponential Backoff : ato de dobrar o tempo de delaydelay a cada colisão
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2 - Endereçamento de Hardware e Frames
• Meio físico compartilhado por muitos computadores.
• Sinal chega a vários, além daquele a qual é especificamente destinado.
• Como identificar este computador específico?– Frames !
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Endereçamento físico
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Formato de Endereços Físicos
• Estáticos: pré-estabelecido pelo fabricante.• Configuráveis: manual, na EPROM.• Dinâmicos
– Endereço determinado quando a estação é ligada. Pode tentar valores aleatórios até encontrar algum que não seja usado por outro computador na rede.
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Frames
• Permitem a identificação do conteúdo do dado a ser transmitido.
• Composto por “campos”
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Frame Ethernet
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Tipos de Frames
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Erros de Transmissão
• Raios, variações na corrente elétrica, interferências eletro-magnéticas, etc.– Alteram o valor do dado.– Interpretação errada.
• Mecanismos de verificação de erros– Paridade– CheckSum– CRC
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Verificando a Paridade
• Bit de paridade• Paridade Par:
– O transmissor configura o bit de paridade para 0 ou 1 de forma que o nro total de bits 1 (incluindo o próprio bit de paridade) seja par
– o bit de parid. para 0100101 é 1.• Paridade Ímpar: análoga.
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CheckSum
• Dados são tratados como uma seqüência de inteiros sobre os quais é calculada uma soma.
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Limitações do CheckSum
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CRC - Cyclic Redundancy Check
• Implementado em Hardware– registrador de deslocamento + porta Xor
• melhor que checksum• Cada bit muda dramaticamente o resultado
final.