Redes Locais (LANs): Características e requisitosmsobral/RCO2/slides/aula8.pdf · Fluxograma do protocolo Aloha. 25 MACs para acesso aleatório MA (Multiple Access) ... Resumo: MACs

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RCO2RCO2

Redes Locais (LANs):Redes Locais (LANs):Características e requisitosCaracterísticas e requisitos

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Aplicações de LANsAplicações de LANs

LANs para computadores pessoaisLANs para computadores pessoais Baixo custoBaixo custo Taxas de transmissão limitadasTaxas de transmissão limitadas

Redes de conexãoRedes de conexão Interconexão de sistemas maiores (grandes Interconexão de sistemas maiores (grandes

servidores e dispositivos de armazenamento)servidores e dispositivos de armazenamento)✔ Altas taxas de transmissãoAltas taxas de transmissão✔ Interface de alta velocidadeInterface de alta velocidade✔ Acesso distribuídoAcesso distribuído✔ Distância limitadaDistância limitada✔ Número limitado de dispositivosNúmero limitado de dispositivos

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LAN para interconectar servidores e desktopsLAN para interconectar servidores e desktops

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LAN para interconectar LAN para interconectar servidores e desktopsservidores e desktops

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Storage Area NetworksStorage Area Networks (SANs) (SANs) Rede separada para tratar necessidades de Rede separada para tratar necessidades de

armazenamentoarmazenamento Facilidades para armazenamento compartilhadoFacilidades para armazenamento compartilhado

✔ eg. discos rígidos, fitaseg. discos rígidos, fitas Acessadas usando uma rede de alta velocidadeAcessadas usando uma rede de alta velocidade

✔ eg. Fibre Channel, iSCSIeg. Fibre Channel, iSCSI Proporciona um acesso ao armazenamento no estilo Proporciona um acesso ao armazenamento no estilo

cliente-servidorcliente-servidor Possível comunicação direta armazenamento a Possível comunicação direta armazenamento a

armazenamento (ex: para backup)armazenamento (ex: para backup)

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Storage Area NetworksStorage Area Networks

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Storage Area NetworksStorage Area Networks

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Aplicações de LANAplicações de LAN

Redes corporativas de alta velocidadeRedes corporativas de alta velocidade Processamento de imagens em desktopsProcessamento de imagens em desktops Armazenamento local de alta capacidadeArmazenamento local de alta capacidade

Backbone LANsBackbone LANs Interconectar LANs de menor velocidadeInterconectar LANs de menor velocidade RobustezRobustez CapacidadeCapacidade CustoCusto

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Características de LANsCaracterísticas de LANs

Meio de transmissão compartilhadoMeio de transmissão compartilhado Estações se comunicam pelo mesmo meio de Estações se comunicam pelo mesmo meio de

transmissãotransmissão Um quadro enviado por uma estação pode ser visto Um quadro enviado por uma estação pode ser visto

por todas demais estaçõespor todas demais estações Necessita de controle de acesso ao meio (MAC)Necessita de controle de acesso ao meio (MAC)

Diferentes topologiasDiferentes topologias Barramento (bus), árvore, estrela e anelBarramento (bus), árvore, estrela e anel

Regidas por padrões estabelecidosRegidas por padrões estabelecidos Diferentes taxas de dados, topologias, e meios de Diferentes taxas de dados, topologias, e meios de

transmissãotransmissão Família de padrões IEEE 802Família de padrões IEEE 802 Escopo: camadas física e de enlaceEscopo: camadas física e de enlace

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Arquiteturas de LAN Arquiteturas de LAN

Tecnologias de Tecnologias de enlace e camada enlace e camada física específicasfísica específicas

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LAN: TopologiasLAN: Topologias

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LAN: TopologiasLAN: Topologias

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Barramento e árvoreBarramento e árvore

Estações conectadas ao mesmo meio de Estações conectadas ao mesmo meio de transmissãotransmissão

Transmissão se propaga por todo o meioTransmissão se propaga por todo o meio Quadros escutados por todas as estaçõesQuadros escutados por todas as estações

Estação destino do quadro o copiaEstação destino do quadro o copia Transmissões precisam ser controladasTransmissões precisam ser controladas

Para evitar colisões e monopolização do meioPara evitar colisões e monopolização do meio Um terminador absorve quadros ao final do meioUm terminador absorve quadros ao final do meio

Topologia em árvore generaliza barramentoTopologia em árvore generaliza barramento Vários cabos interligados por algum dispositivoVários cabos interligados por algum dispositivo Quadros enviados por uma estação propagam por Quadros enviados por uma estação propagam por

todos os cabostodos os cabos

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Topologias Topologias em em

BarramentoBarramento

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Transmissão de Transmissão de quadros em LANs quadros em LANs

em barramentoem barramento

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Topologia em anelTopologia em anel

Um laço fechado de repetidores unidos por Um laço fechado de repetidores unidos por enlaces ponto-a-pontoenlaces ponto-a-ponto

Recebe dados em um enlace e retransmite em outroRecebe dados em um enlace e retransmite em outro Enlaces unidirecionaisEnlaces unidirecionais Estações associadas a repetidoresEstações associadas a repetidores

Transmissão dos quadrosTransmissão dos quadros Circulam por todas as estaçõesCirculam por todas as estações Estação destino reconhece endereço e copia o Estação destino reconhece endereço e copia o

quadroquadro Quadro circula de volta à origem, que o retira do Quadro circula de volta à origem, que o retira do

anelanel Controle de acesso ao meio determina quando uma Controle de acesso ao meio determina quando uma

estação pode inserir um quadroestação pode inserir um quadro

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Transmissão de Transmissão de quadros em LAN quadros em LAN

em anelem anel

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Topologia em estrelaTopologia em estrela

Cada estação se conecta a um equipamento Cada estação se conecta a um equipamento centralcentral

Equipamento central pode conectar em nível físicoEquipamento central pode conectar em nível físico Topologia em estrela física, mas barramento lógicoTopologia em estrela física, mas barramento lógico Somente uma estação transmite de cada vezSomente uma estação transmite de cada vez Ex: antigos hubs em redes Ethernet ...Ex: antigos hubs em redes Ethernet ...

Ou equipamento central funciona como comutador de Ou equipamento central funciona como comutador de quadros (nível de enlace)quadros (nível de enlace) Topologia em estrela física e lógicaTopologia em estrela física e lógica Múltiplas estações podem transmitir Múltiplas estações podem transmitir

simultaneamentesimultaneamente Ex: Ethernet comutada (uso de Ex: Ethernet comutada (uso de switchesswitches))

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Topologia em estrelaTopologia em estrela

ExemploExemplo

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Acesso ao meio (MAC)Acesso ao meio (MAC)

Uso de meio compartilhado implica controle de Uso de meio compartilhado implica controle de acesso ao meio (protocolo MAC)acesso ao meio (protocolo MAC)

Disciplina as transmissões das estaçõesDisciplina as transmissões das estações Transmissões interferentes causam colisõesTransmissões interferentes causam colisões Protocolo MAC procura evitar e/ou tratar colisõesProtocolo MAC procura evitar e/ou tratar colisões

Abordagens para acesso ao meio:Abordagens para acesso ao meio: Acesso aleatórioAcesso aleatório: CSMA/CD, CSMA/CA: CSMA/CD, CSMA/CA Acesso ordenadoAcesso ordenado: passagem de : passagem de tokentoken, , pollingpolling, ,

reservareserva

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MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório Quando uma estação pode acessar o meio ?Quando uma estação pode acessar o meio ? O que faz uma estação se o meio estiver O que faz uma estação se o meio estiver

ocupado ?ocupado ? Como uma estação determina o sucesso ou falha Como uma estação determina o sucesso ou falha

de uma transmissão ?de uma transmissão ? O que faz uma estação se ocorrer uma colisão ?O que faz uma estação se ocorrer uma colisão ?

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MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório Evolução dos MACs:Evolução dos MACs:

MA CSMA

CSMA/CD

CSMA/CA

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MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório

MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Conhecido como Conhecido como AlohaAloha e criado nos anos 1970 e criado nos anos 1970 Originalmente para redes por rádio a 9600 bpsOriginalmente para redes por rádio a 9600 bps Estações podiam transmitir a qualquer momentoEstações podiam transmitir a qualquer momento Detecção de colisão via ausência de confirmaçãoDetecção de colisão via ausência de confirmação

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MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Fluxograma do protocolo Fluxograma do protocolo AlohaAloha

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MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Aproveitamento do meio: Aproveitamento do meio:

Aloha puro: 18%Aloha puro: 18% Aloha segmentado: 36%Aloha segmentado: 36%

G: tráfego oferecidoG: tráfego oferecidoS: vazão (throughput)S: vazão (throughput)

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MA (MA (Multiple Access)Multiple Access)

ProblemasProblemas:: Não há de fato coordenação entre as estaçõesNão há de fato coordenação entre as estações Estações não tentam evitar colisõesEstações não tentam evitar colisões Colisões são detectadas indiretamente:Colisões são detectadas indiretamente:

✔ Demora para a detecçãoDemora para a detecção✔ Transmissões ocupam o meio até o fim, Transmissões ocupam o meio até o fim,

mesmo estando com problemamesmo estando com problema

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CSMA (CSMA (Carrier Sense Multiple Access)Carrier Sense Multiple Access)

Detecção de portadora antes de transmitirDetecção de portadora antes de transmitir Estações escutam o meio antes de transmitirEstações escutam o meio antes de transmitir Existência de portadora faz com que estação Existência de portadora faz com que estação

atrase a transmissão por um tempo aleatório atrase a transmissão por um tempo aleatório ((backoffbackoff))

Ainda assim pode haver colisões:✔ Atraso de propagação dos quadros no meio

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Estratégias de persistência: persistente ou não-Estratégias de persistência: persistente ou não-persistentepersistente

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Aproveitamento do meioAproveitamento do meio Probabilidades menores para persistência Probabilidades menores para persistência

aproveitam melhor o meio ...aproveitam melhor o meio ...

... mas geram maiores atrasos de transmissão !

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CSMA/CD (CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Detection)

Igual ao CSMA, porém estações continuam Igual ao CSMA, porém estações continuam escutando o meio ao transmitiremescutando o meio ao transmitirem

Se o que é recebido difere do transmitido, então há Se o que é recebido difere do transmitido, então há uma colisãouma colisão

A detecção de colisão causa a interrupção da A detecção de colisão causa a interrupção da transmissãotransmissão

Ao se abortar a transmissão, economiza-se tempo Ao se abortar a transmissão, economiza-se tempo de utilização do meio !de utilização do meio !

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Fluxograma para o CSMA/CDFluxograma para o CSMA/CD

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CSMA/CDCSMA/CD Atraso de propagação = Atraso de propagação = ττ Detecção de colisão pode levar até 2Detecção de colisão pode levar até 2ττ Quadro deve ocupar o meio por um tempo de no Quadro deve ocupar o meio por um tempo de no

mínimo 2mínimo 2τ (chamado de τ (chamado de tempo de slottempo de slot))

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Eficiência no uso do canal:Eficiência no uso do canal:

B = largura de bandaB = largura de bandaL = distância máxima no meio de transmissãoL = distância máxima no meio de transmissãoF = tamanho do quadroF = tamanho do quadroc = velocidade de propagação do sinal no meioc = velocidade de propagação do sinal no meio

Obs: válida para cargas altas de transmissão, e Obs: válida para cargas altas de transmissão, e probabilidade de retransmissão constante em cada slotprobabilidade de retransmissão constante em cada slot

E=1

12BLecF

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Desempenho aproximadoDesempenho aproximado

Obs: Taxa de 10 Mbps Tempo de slot de

512 bits

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Resumo:Resumo: MACs para acesso aleatório funcionam bem com MACs para acesso aleatório funcionam bem com

cargas baixas e médias de transmissãocargas baixas e médias de transmissão São ditos São ditos MACs com contençãoMACs com contenção: estações competem : estações competem

pelo uso do meiopelo uso do meio MACs de fácil implementaçãoMACs de fácil implementação Muito usados em redes locais: todas variações de Muito usados em redes locais: todas variações de

Ethernet usam CSMA/CDEthernet usam CSMA/CD

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