Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusão (broadcast)● Redes ponto-a-ponto (point-to-point/P2P)

Tecnologias de Transmissão

● Redes ponto-a-pontoo Conexões entre pareso Pacotes enviados na modalidade store-and-forwardo Necessário algoritmo de roteamento

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Canal de comunicação compartilhadoo Toda mensagem possui um campo de destinatárioo Necessário forma de controle de acesso ao meio

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Unicasto Multicasto Broadcast

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Algoritmo de recebimento de mensagem

se endereco_do_quadro = meu_enderecoprocessa_quadro

senãodescarta_quadro

fim

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal

Estática Dinâmica

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal

Estática● Tempo divido em intervalos (slots)● Cada estação transmite apenas no seu slot● Vantagem e Desvantagem?

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusãoo Forma de alocação de canal

Dinâmica● Centralizada

o Existe uma entidade que controla o acesso● Descentralizada

o Cada estação decide quando transmitir

Tecnologias de Transmissão

● Redes de difusão X Ponto-a-ponto

Difusão Ponto-a-pontoRedes menores Redes maioresRedes locais Redes espalhadas

geograficamente

Camada de Enlace

● Funções

Enlace

LLCLogical Link Control

(Controle do Enlace Lógica)

MACMedia Access Control

(Controle de Acesso ao Meio)

Camada de Enlace

● Funçõeso Enquadramento: agrupar sequência de bits em

quadroso Entrega confiávelo Detecção e correção de erroso Subcamada de controle de acesso ao meio (MAC)

Camada de Enlace

● Funçõeso Responsável pela comunicação entre dois

computadores adjacentes fisicamente ligados por um canal de comunicação

o Utiliza FIFO (first-in-first-out) preserva a ordem que os bits foram enviados

Camada de Enlace

● Funçõeso A camada física aceita um fluxo de bits brutos e

tenta entregá-los ao destinoo Não há garantia de que esse fluxo de bits seja livre

de erroso O número de bits recebidos pode ser menor, igual

ou maior que o número de bits transmitidoso Os bits podem ter valores diferentes dos bits

originalmente transmitidos

Camada de Enlace

● Funçõeso A camada de enlace de dados é responsável por

transformar um canal de transmissão bruto em uma linha que pareça livre de erros

o Pode detectar o erro ou corrigi-loo O transmissor divide os dados de entrada em

quadros com algumas centenas ou alguns milhares de bytes

Camada de Enlace

● Funçõeso Redes tipo difusão devem implementar um

mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)

o O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?

Camada de Enlace

● Características dos erroso São inevitáveis em qualquer sistema de

comunicação realo A distribuição dos erros não é homogénea: bits

isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados

o Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância

Tipos de transmissão

● Simplex● Half-duplex● Full-duplex

Tipos de transmissão

Camada de Enlace

● Encapsulamento

MAC

● Media Access Control● Utilizado em canais de difusão, ou de

acesso múltiplo● Exemplo: Sala de reunião● Grande questão: Como “gerenciar'' o acesso

a canais difusão?

MAC

● Principais protocolos● Aloha

o Puroo Slotted

● CSMAo CAo CD

MAC

● Alohao Transmissão ocorre quando há dados para serem

transmitidoso Colisões

Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão

MAC

● Aloha

MAC

● Alohao Transmissão ocorre quando há dados para serem

transmitidoso Colisões

Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão

MAC

● Alohao Se houver colisão apenas no último bit toda

transmissão será danificadao Vantagens e desvantagenso Quando podemos utilizar?

MAC

● Slotted Alohao Dividir o tempo em intervalos discretoso Cada intervalo para transmitir um quadroo Estações devem ser capazes de identificar

claramente os intervalos:o Uma estação especial poderia emitir um sinal no

início de cada intervalo

MAC

● Slotted Aloha

MAC

● CSMAo Carrier Sense Multiple Accesso Carrier Sense (CS) - Escuta o meio e é capaz de

detectar o meio está livreo Mutiple Access (MA) - Meio compartilhado por

diversos nós que concorrem para transmissão

MAC

● CSMAo 3 tipos

1-persistente não-persistente p-persistente

MAC

● CSMAo 3 tipos

1-persistente● Ao transmitir uma estação escuta o canal. Se estiver

ocupado espera até ficar livre● Transmite o quadro quando o canal fica livre● Quando houver colisão, espera um tempo aleatório e

começa o processo todo novamente● Quando haverá colisão?

MAC

● CSMAo 3 tipos

não-persistente● Ao transmitir uma estação escuta o canal. Se estiver

ocupado um tempo aleatório antes de começar o processo● Transmite o quadro quando se o canal estiver livre

MAC

● CSMAo 3 tipos

p-persistente● Utilizado em canais com slots● Estação escuta o canal● Se livre, transmite com probabilidade p● Senão, espera até o próximo slot (P=1–p)● Repete o processo novamente● Se ocorre colisão, a estação espera um tempo● aleatório e repete o processo

MAC

● CSMAo 3 tipos - Comparativo

1-persistente não-persistente p-persistente

Canalocupado

Espera até que elefique desocupado

Espera um tempo aleatório e começa o processo novamente

Espera até opróximo slot

Canaldesocupado

Transmite umdesocupado quadro

Transmite um quadro

Transmite comprobabilidade p

ColisãoEspera tempoaleatório e começao processo novamente

Espera tempo aleatório e começao processo novamente

Espera tempoaleatório e começao processo novamente

MAC

● CSMA/CDo Introdução do CDo CD: Collision Detectiono Capaz de detectar colisãoo Colisões afetam o desempenho do sistema

principalmente em cabos longos e quadros curtoso Foi padronizado como IEEE 802.3 (Ethernet)

MAC

● CSMA/CDo Se uma colisão for detectada a transmissão é

interrompidao Na detecção um sinal é emitido para anunciar a

colioao Sinal esse chamado de jam (48 bits)o Espera de tempo aletório para evitar mais colisõeso Em caso de colisões sucessivas aumenta tempo de

espera

MAC

● CSMA/CAo Introdução do CAo CD: Collision Avoido Objetivo: evitar colisãoo Cada estação só pode transmitir no tempo definido

para ela

MAC

● CSMA/CAo 2 tipos principais

Token Polling

MAC

● CSMA/CAo Token

Somente a estação que possui o token pode transmitir

Utilizada em redes em anel

MAC

● CSMA/CAo Polling

Estação central que coordena a comunicação Estação só transmite se tiver o aval da estação

central Estação central questiona a cada nó se desej

transmitir

MAC

● CSMA/CAo Polling

Estação central que coordena a comunicação Estação só transmite se tiver o aval da estação

central Estação central questiona a cada nó se desej

transmitir

MAC

● CSMA/CAo Utilizada em rede sem fioo Equipamento que coordena as transmissõeso Não há como ‘escutar’ todo o meioo 2 principais problemas

Estação oculta Estação exposta

MAC

● CSMA/CAo Estação oculta

MAC

● CSMA/CAo Estação exposta

Camada de Enlace

● Funções

Enlace

LLCLogical Link Control

(Controle do Enlace Lógica)

MACMedia Access Control

(Controle de Acesso ao Meio)

Camada de Enlace

● Funçõeso Redes tipo difusão devem implementar um

mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC)

o O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?

Camada de Enlace

● Características dos erroso São inevitáveis em qualquer sistema de

comunicação realo A distribuição dos erros não é homogénea: bits

isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados

o Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância

Camada de Enlace

● Detecção e Correção

Payload

Payload CRCHEAD

LLC

● Detecção de erroo Incluir informações redundantes suficientes apenas

para permitir que o receptor deduza que houve um erro, mas sem identificar qual, para que o pacote seja descartado

o Usados em canais confiáveiso O bloco defeituoso é retransmitido

LLC

● Correção de erroo Incluir informações redundantes suficientes para

que o receptor seja capaz de deduzir quais devem ter sido os dados transmitidos

o Usado em enlaces que geram muitos erros - Wireless

LLC

● Códigos de detecção de erroso Paridadeo Checksumo CRC

LLC

● Códigos de detecção de erroso Paridade

O transmissor adiciona um bit de redundância após um determinado número de bits (normalmente um byte):

paridade par - número par de 1’s Paridade ímpar - número impar de 1’s

LLC

● Códigos de detecção de erroso Paridade

Exemplo: O caracter A no código ASCII é representado por 1000001

Calculando a paridade:● 1000001P● Paridade par de 1's 10000010● Paridade ímpar de 1's 10000011

O receptor calcula a paridade da mensagem e compara-a com o bit P recebido, caso seja igual a mensagem não contém erros

Problemas?

LLC

● Códigos de detecção de erroso Checksum

Transmite todos os dados e junto a soma de seus bits

Soma dos seus bits é o checksum que é enviado invertido

No receptor a soma é feita novamente e conferido com o enviado

Soma binária

LLC

● Códigos de detecção de erroso Checksum

Exemplo checksum de 2 palavras de 8 bits Dados iniciais: 00111101 00001101 Checksum resultante: 01001010 Checksum invertido: 10110101

LLC

● Códigos de detecção de erroso Checksum

Dados enviados:● 00111101 00001101 10110101

No receptor, as palavras são novamente somadas e comparadas com o checksum enviado

Verifica se o checksum enviado é igual ao calculado

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

As strings de bits são representações de polinômios com coeficientes 0 e 1 apenas

Um quadro de m bits é considerado um polinômio com m termos, variando desde xm-1 até x0 (grau m-1)

Exemplo: 110001 representa o polinômio x5+x4+x0

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

O transmissor e o receptor devem concordar em relação ao polinômio gerador, G(x) antes do início da transmissão

Quadro verificado = quadro + total de verificação Acrescentar um total de verificação no final do

quadro, de forma que o polinômio representado pelo quadro verificado seja divisível por G(x)

Quando obtiver o quadro verificado, o receptor tentará dividi-lo por G(x), a existência de um resto indica que houve um erro de transmissão

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

Quadro: 1101011011 Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo

de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1:

Nesse caso 4 bits zero: 11010110110000

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

Seguidamente divide-se a mensagem (ponto anterior) pelo polinómio gerador

A divisão de dois polinómios (na sua forma binária) é feita recorrendo à operação XOR ( )⊕

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

LLC

● Códigos de detecção de erroso CRC - Código de Redundâcia Cíclica

Quadro: 1101011011 Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo

de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1:

Nesse caso 4 bits zero: 11010110110000 Valor a ser tranmitido: 11010110111110

Camada de Enlace

● Protocolos

Ethernet

● Foi a primeira LAN de alta velocidade● Metcalf e Boggs● Década de 70

Ethernet

● 802.3● CSMA/CD● CRC● Diversas tecnologias

o 10BaseTo 100BaseTo 1000BaseTo 10Base2o 10Base5

Ethernet

● Evoluçãoo Inicio

Cabo coaxial Meio compartilhado Half-Duplex

o Atual Cabo par trançado / Fibra óptica Ponto-a-ponto Full-Duplex

Ethernet

● Comunicação através do MAC● 6 bytes● Hexadecimal● Separados por ‘:’ ou ‘-’● 3 bytes fabricantes● 3 bytes identifica o equipamento● Identificador universal

o Ou deveria ser● Padronização do IEEE● http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui

/public.html

Ethernet

● Formato do quadro

Ethernet

● Formato do quadroo Preâmbulo: sequência de bits para sincronização

entre os hosts (transmissor e receptores) 7 bytes 10101010 e 1 byte 10101011

o Endereço de destino: endereço de enlace do host de destino

o Endereço de origem: endereço de enlace do host de origem

Ethernet

● Formato do quadroo Type

Identifica o protocolo da camada de redeo Dados

Pacote IPo Pad

Campo de preenchimento adicionalo CRC: Checagem de integridade

Polinômio de 32 bits

Ethernet

● Unicast● Broadcast

o FF:FF:FF:FF:FF:FF

Ethernet

● Por que o endereço de destino vem primeiro?

ARP

● Address Resolution Protocol● Faz a tradução entre IP e para MAC● Cada nó possui uma tabela, normalmente

temporária (TTL), contendo associação entre IP e MAC

● Utiliza o arp para descoberta do MAC do host de destino

ARP

● Exemplo de tabela arp

Endereço IP Endereço MAC TTL

192.168.0.1 00:F1:10:20:12:12 13:45

192.168.0.2 00:F1:10:12:13:29 07:21

ARP

● Funcionamentoo Vamos verificar!

Equipamento de Camada 2

● Switch● AP● Bridge

Switch

● Equipamentos de camada 2● Switchs layer 3 e 4 - Opnião pessoal, não é

switch● Comutador● Funcionalidade de interligar equipamentos● Trabalha half-duplex e full-duplex● Segmentar a rede

Switch

● Aprendizado dinâmico● Tabela de endereços● 3 modos de operação

o Store-and-Forwardo Cut-Througho Adaptative Cut-Through

Switch

● Funcionamento internoo Vamos verificar!

802.11

● CSMA/CA● ECC (error-correcting code) - Código de

Hamming● Problema da estação oculta e estação

exposta já visto

802.11

● Arquitetura

802.11

● 2 modos de operaçãoo DCF (Distributed Coordination Function)

Não utiliza controle central Semelhante ao Ethernet Implementação obrigatória

o PCF (Point Coordination Function) Utiliza a estação base – BS ou AP – para

controlar toda a atividade em sua célula Implementação opcional

o RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send)

Comparativo entre dispositivos

Hub Roteador

Switch

Isolamento de Tráfego Não Sim SimPlug-and-play Sim Não SimRoteamento Ótimo Não Sim Não

Equipamentos

● Hub - Camada 1

Equipamentos

● Switch - Camada 2o Gerenciávelo Não gerenciável

Equipamentos

● APs - Camada 2

VLAN

● Procolo da camada 2● Função principal: Segmentar a rede● Funções:

o Segmentação baseado na estrutura organizacionalo Controleo Segurançao Isolamento de problemaso Desempenho - Broadcasto Economia

VLAN

● Com VLAN X Sem VLAN

VLAN

● 802.1Qo IEEEo Padrão atualmente definidoo Clientes não tratam a TAGo Switches e roteadores inserem e retiram a TAG -

Erro CRC

VLAN

● IDo 1 e 1005o VLAN 1

Padrão Não pode ser removida

VLAN

VLAN

● Métodoso Estática

Definida manualmenteo Dinâmica

802.1x

VLAN

● Tipos de portao Accesso Trunk

VLAN

● Comunicação entre VLANs?o Roteadoro Próxima camada