Camadas de Enlace e Física

Apresentação em tema: "Camadas de Enlace e Física"— Transcrição da apresentação:

1 Camadas de Enlace e Física
transparências baseadas no livro “Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet” James Kurose e Keith Ross

2 Capítulo 5: Camada de Enlace e Física
Nossos objetivos: entender os princípios por trás dos serviços da camada de enlace: detecção de erros, correção compartilhando um canal broadcast: acesso múltiplo endereçamento da camada de enlace transferência de dados confiável, controle de fluxo: já visto! instanciação e implementação de várias tecnologias da camada de enlace Visão Geral: serviços da camada de enlace detecção de erros, correção protocolos de acesso múltiplo e LANs endereçamento da camada de enlace, ARP tecnologias específicas da camada de enlace: Ethernet hubs, pontes, switches PPP

3 Camada de enlace: definindo o contexto
fluxo real de PDUs Roteador R1 protocolo de enlace Roteador R2 Roteador R3 Roteador R3 Roteador R4

4 Camada de enlace: definindo o contexto
dois elementos físicos fisicamente conectados: host-roteador, roteador-roteador, host-host unidade de dados: quadro (frame) aplicação transporte rede enlace física rede enlace física M H t n l protocolo de enlace H l H t n M quadro enlace físico placa adaptadora

5 Serviços da Camada de Enlace
Enquadramento, acesso ao enlace: encapsula datagramas em quadros, acrescentando cabeçalhos e trailer implementa acesso ao canal se o meio é compartilhado ‘endereços físicos’ usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar a fonte e o destino dos quadros diferente do endereço IP ! Entrega confiável entre dois equipamentos fisicamente conectados: já aprendemos como isto deve ser feito (Cam. Transp.)! raramente usado em enlaces com baixa taxa de erro (fibra, alguns tipos de par trançado) enlaces sem-fio (wireless): altas taxas de erro Q: porque prover confiabilidade fim-a-fim e na camada de enlace?

6 Serviços da Camada de Enlace (cont.)
Controle de Fluxo: limitação da transmissão entre transmissor e receptor Detecção de Erros: erros causados pela atenuação do sinal e por ruídos. o receptor detecta a presença de erros: avisa o transmissor para reenviar o quadro perdido Correção de Erros: o receptor identifica e corrige o bit com erro(s) sem recorrer à retransmissão

7 Implementação: Camada de Enlace
implementado no “adaptador” ex., placa PCMCIA, placa Ethernet tipicamente inclui: RAM, chips DSP, interface com barramento do host, e interface do enlace aplicação transporte rede enlace física rede enlace física M H t n l protocolo de enlace H l H t n M quadro enlace físico placa adaptadora

8 Detecção de Erros EDC= Bits de Detecção e Correção de Erros (redundancia) D = Dados protegidos pela verificação de erros, pode incluir os campos de cabeçalho A detecção de erros não é 100% confiável! protocolos podem deixar passar alguns erros, mas é raro Quanto maior o campo EDC melhor é a capacidade de detecção e correção de erros

9 Verificação de Paridade
Paridade com Bit único: Detecta erro de um único bit Paridade Bi-dimensional: Detecta e corrige erros de um único bit bit de paridade erro de paridade sem erros erro de paridade erro de 1 bit corrigível FEC – Forward Error Correction

10 Checksum da Internet Objetivo: detectar “erros” (ex. bits trocados) num segmento transmitido (nota: usado na camada de transporte e no cabeçalho da camada de redes) Já visto…

11 Verificação de Redundância Cíclica
encara os bits de dados, D, como um número binário escolhe um padrão gerador de r+1 bits, G objetivo: escolhe r CRC bits, R, tal que <D,R> é divisível de forma exata por G (módulo 2) receptor conhece G, divide <D,R> por G. Se o resto é diferente de zero: erro detectado! pode detectar todos os erros em seqüência (burst errors) com comprimento menor que r+1 bits largamente usado na prática (ATM, HDCL) padrão de bits fórmula matemática bits de dados a enviar

12 Cálculo do código do checksum polinomial G:
Exemplo de CRC Cálculo do código do checksum polinomial G: x x+1 Aritmética polinomial ignora “vai-um” (carries/borrows) da adição e subtração. Operações são idênticas ao Ou Exclusivo:

13 Enlaces de Acesso Múltiplo e Protocolos
Três tipos de enlaces: ponto-a-ponto (fio único, ex. PPP, SLIP) difusão (broadcast: fio ou meio compartilhado; ex, Ethernet, Wavelan) comutado (ex., switched Ethernet, ATM)

14 Protocolos de Acesso Múltiplo
canal de comunicação único e compartilhado duas ou mais transmissões pelos nós: interferência apenas um nó pode transmitir com sucesso num dado instante de tempo protocolo de múltiplo acesso: algoritmo distribuído que determina como as estações compartilham o canal, isto é, determinam quando cada estação pode transmitir comunicação sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o própro canal!

15 Protocolos MAC: uma taxonomia
Três grandes classes: Particionamento de canal dividem o canal em pedaços menores (compartimentos de tempo, freqüência) aloca um pedaço para uso exclusivo de cada nó Acesso Aleatório permite colisões “recuperação” das colisões Passagem de Permissão compartilhamento estritamente coordenado para evitar colisões

16 Protocolos MAC com Particionamento de Canal: TDMA
TDMA: acesso múltiplo por divisão temporal acesso ao canal é feito por ”turnos" cada estação controla um compartimento (“slot”) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissão de pacote) em cada turno compartimentos não usados são disperdiçados exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes, compartimentos 2,5,6 ficam vazios TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load. FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.

17 Protocolos MAC com Particionamento de Canal: FDMA
FDMA: acesso múltiplo por divisão de freqüência o espectro do canal é dividido em bandas de freqüência cada estação recebe uma banda de freqüência tempo de transmissão não usado nas bandas de freqüência é desperdiçado exemplo: rede local com 6 estações: 1,3,4 têm pacotes, as bandas de freqüência 2,5,6 ficam vazias tempo bandas de freqüência

18 Protocolos de Acesso Aleatório
Quando o nó tem um pacote a enviar: transmite com toda a taxa do canal R. não há uma regra de coordenação a priori entre os nós dois ou mais nós transmitindo -> “colisão”, Protocolo MAC de acesso aleatório especifica: como detectar colisões como as estações se recuperam das colisões (ex., via retransmissões atrasadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatório: slotted ALOHA ALOHA CSMA e CSMA/CD

19 Slotted Aloha tempo é dividido em compartimentos de tamanho igual (= tempo de transmissão de um pacote) nó com pacote pronto: transmite no início do próximo compartimento se houver colisão: retransmite o pacote nos futuros compartimentos com probabilidade p, até que consiga enviar. Compartimentos: Sucesso (S), Colisão (C), Vazio (E)

20 Eficiência do Slotted Aloha
P: qual a máxima fração de compartimentos com sucesso? R: Suponha que N estações têm pacotes para enviar cada uma transmite num compartimento com probabilidade p prob. sucesso de transmissão, S, é: por um único nó: S= p (1-p)(N-1) No máximo: uso do canal para envio de dados úteis: 37% do tempo!

21 ALOHA Puro (unslotted)
unslotted Aloha: operação mais simples, não há sincronização pacote necessita transmissão: enviar sem esperar pelo início de um compartimento a probabilidade de colisão aumenta: pacote enviado em t0 colide com outros pacotes enviados em [t0-1, t0+1]

22 Aloha Puro (cont.) S = vazão = “goodput” (taxa de sucesso)
G = carga oferecida = Np 0.5 1.0 1.5 2.0 0.1 0.2 0.3 0.4 Pure Aloha Slotted Aloha S = vazão = “goodput” (taxa de sucesso)

23 CSMA: Carrier Sense Multiple Access
CSMA: escuta antes de transmitir: Se o canal parece vazio: transmite o pacote Se o canal está ocupado, adia a transmissão CSMA Persistente: tenta outra vez imediatamente com probabilidade p quando o canal se torna livre (pode provocar instabilidade) (versão com slot qdo p <> 1) CSMA Não-persistente: tenta novamente após um intervalo aleatório analogia humana: não interrompa os outros!

24 Colisões no CSMA colisões podem ocorrer: colisão: nota:
o atraso de propagação implica que dois nós podem não ouvir as transmissões de cada outro colisão: todo o tempo de transmissão do pacote é desperdiçado nota: papel da distância e do atraso de propagação na determinação da probabilidade de colisão.

25 CSMA/CD (Detecção de Colisão)
CSMA/CD: detecção de portadora, diferimento como no CSMA colisões detectadas num tempo mais curto transmissões com colisões são interrompidas, reduzindo o desperdício do canal retransmissões persistentes ou não-persistentes detecção de colisão: fácil em LANs cabeadas: medição da intensidade do sinal, comparação dos sinais transmitidos e recebidos difícil em LANs sem fio: receptor desligado enquanto transmitindo analogia humana: o “bom-de-papo” educado

26 Protocolos MAC com Passagem de Permissão
Protocolos MAC com particionamento de canais: compartilham o canal eficientemente quando a carga é alta e bem distribuída ineficiente nas cargas baixas: atraso no acesso ao canal. A estação consegue uma banda de 1/N da capacidade do canal, mesmo que haja apenas 1 nó ativo! Protocolos MAC de acesso aleatório eficiente nas cargas baixas: um único nó pode usar todo o canal cargas altas: excesso de colisões Protocolos de passagem de permissão buscam o melhor dos dois mundos!  Determinismo

27 Protocolos MAC com Passagem de Permissão
Polling: nó mestre “convida” os escravos a transmitirem um de cada vez Mensagens Request to Send e Clear to Send problemas: polling overhead latência ponto único de falha (mestre) Token passing: controla um token passado de um nó a outro sequencialmente. mensagem token problemas: token overhead latência ponto único de falha (token)

28 Endereços de LAN e ARP Endereços IP de 32-bit:
endereços da camada de rede usados para levar o datagrama até a rede de destino (lembre da definição de rede IP) Endereço de LAN (ou MAC ou físico): usado para levar o datagrama de uma interface física a outra fisicamente conectada com a primeira (isto é, na mesma rede) Endereços MAC com 48 bits (na maioria das LANs) gravado na memória fixa (ROM) do adaptador de rede

29 Endereços de LAN e ARP Cada adaptador numa LAN tem um único endereço de LAN

30 Endereços de LAN (mais)
A alocação de endereços MAC é administrada pelo IEEE O fabricante compra porções do espaço de endereço MAC (para assegurar a unicidade) Analogia: (a) endereço MAC: semelhante ao número do CPF (b) endereço IP: semelhante a um endereço postal endereçamento MAC é “flat” => portabilidade é possível mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem reconfiguração de endereço MAC endereçamento IP “hierárquico” => NÃO portável depende da rede na qual se está ligado

31 Lembre a discussão anterior sobre roteamento
Começando em A, dado que o datagrama está endereçado para B (endereço IP): procure rede.endereço de B, encontre B em alguma rede, no caso igual à rede de A camada de enlace envia datagrama para B dentro de um quadro da camada de enlace A B E endereço de origem e destino do quadro endereço de origem e destino do pacote endereço MAC de B end. MAC de A end. IP de A end. IP de B dados IP datagrama quadro

32 ARP: Address Resolution Protocol (Protocolo de Resolução de Endereços)
Questão: como determinar o endereço MAC de B dado o endereço IP de B? Cada nó IP (Host, Roteador) numa LAN tem um módulo e uma tabela ARP Tabela ARP: mapeamento de endereços IP/MAC para alguns nós da LAN < endereço IP; endereço MAC; TTL> < ………………………….. > TTL (Time To Live): tempo depois do qual o mapeamento de endereços será esquecido (tipicamente 20 min)

33 Protocolo ARP A conhece o endereço IP de B, quer aprender o endereço físico de B A envia em broadcast um pacote ARP de consulta contendo o endereço IP de B todas as máquinas na LAN recebem a consulta ARP B recebe o pacote ARP, responde a A com o seu (de B) endereço de camada física A armazena os pares de endereço IP-físico até que a informação se torne obsoleta (esgota a temporização) soft state: informação que desaparece com o tempo se não for re-atualizada

34 A Camada Física (Physical Layer)
Transmissão de dados Unidirecional (Simplex) - Bidirecional (Duplex) Alternada (Half-duplex) Simultânea (Full-duplex) Analógico: comportamento contínuo no tempo. Digital: comportamento discreto no tempo.

35 Comunicação Analógica X Digital
Transmissão analógica Sinais analógicos industriais típicos: 0 a 20 mA, 4 a 20mA, +10V a –10V (toda a faixa é significativa) Rede telefônica convencional: freqüência e amplitude das ondas sonoras convertida em sinal elétrico equivalente pelo microfone, transmitida (faixa 300 a 3400 Hz) e convertida em som no receptor pelo alto-falante. Transmissão digital Permite introduzir técnicas para detectar erros de transmissão (CRC, etc.) Repetidores e reforçadores de sinal mais simples e eficientes Pode-se ter sinal analógico e informação digital !

36 Modos de Transmissão Forma de envio de bits:
- paralela => várias linhas => todas referenciadas a um terra comum => bom para curtas distâncias (~20m) - serial => uma linha composta de um par de fios => usa diferença de potencial entre fios como sinal => bom para longas distâncias e mais barato Temporização de caracteres: - síncrona => intervalo de tempo entre caracteres consecutivos é fixo => cadência definida para cada bit por sinal de clock => clock enviado em fio separado ou codificado no sinal de dados - assíncrona => não existe intervalo definido de tempo entre caracteres consecutivos => caracteres delimitados por start e stop bits, que permitem sincronização a nível de bits - Em ambos os casos => necessária sincronia a nível de bits

37 Banda Base X Banda Larga
Baseband (banda base) Suporte de transmissão usado por um único canal, que ocupa todo o espectro de freqüências Broadband (banda larga) - Suporte de comunicação dividido em múltiplos canais, com sinais modulados - Requer MODEM (modulador / demodulador) => caro

38 Bit-rate X Baud-rate Taxa de transmissão (bit rate): número de bits transmitidos por segundo, expressa em bps (bits per second). Taxa de sinalização (baud rate): número de intervalos de sinalização (mudanças de amplitude) por segundo do sinal, expressa em bauds. Se usarmos uma amplitude para 0 e outra para 1, então baudrate = bitrate. Se utilizarmos um nível de amplitude para 2 bits (dibits), então baudrate = bitrate/2. Se usarmos um nível de amplitude para 3 bits (tribits), então baudrate = bitrate/3. Para codificar n bits agrupados em um mesmo nível de amplitude, são necessários 2n amplitudes.

39 Bit-rate X Baud-rate Relação entre baudrate e bitrate: Exemplos:
n = número de bits representados por cada nível de amplitude. L = número de níveis de amplitude necessários = 2n bitrate = log2 L . baudrate Exemplos: Isto explica como um modem capaz de gerar apenas intervalos de sinalização por segundo (9.600 baud) pode transmitir bps: ele opera com tribits, ou seja, 3 bits codificados em 8 níveis de tensão.

40 Modulação (broadband)
Banda base Broadband Possível combinar técnicas Ex. QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation) combina 4 amplitudes e 4 fases, permitindo 16 valores por transição do sinal. Ou seja, 4 bits por baud (24 = 16); bitrate = 4 * baud rate amplitude freqüência fase

41 Codificação e Sincronização de Bits (Baseband)
transmissão serial de dados requer sincronização entre emissor e receptor receptor tem que amostrar sinal na mesma freqüência em que este foi gerado - freqüência do sinal define o “tempo bit” (intervalo de sinalização) - amostragem deve ocorrer aprox. no meio do tempo bit

42 Codificação e sincronização de bits
- sinal de sincronização pode ser enviado em fio separado daquele que envia a mensagem => funciona bem, permite altas freqüências de transmissão, mas mais caro - requer cabo com 4 fios => 2 para dados e 2 para sinal de sincronização

43 Codificação e sincronização de bits
- outra opção: codificar na própria mensagem sinais que geram sincronização - transições (flancos) facilmente detectáveis eletronicamente - outras formas de codificação de bits foram criadas para este fim: - Codificação RZ (Return to Zero):

44 Codificação e Sincronização de Bits
- Codificação Manchester : Obs.: baudrate = 2 x bitrate!

45 Codificação e Sincronização de Bits
Codificação Manchester diferencial 0 = transição = falta de transição 1 1 1 1 1 tempo bit

46 A camada de Enlace de Dados (Data Link Layer)
- Geralmente decomposta em 2 subcamadas (proposta IEEE): MAC (Medium Access Control): controle de acesso ao meio (muito importante em redes de difusão) LLC (Logical Link Control): controle lógico de enlace, faz todas as demais funções e oferece serviços à camada logo acima IEEE LLC IEEE – 1-Persistente CSMA-CD (Ethernet ->Xerox) IEEE – Token Bus (Fisico:Barramento, Lógico:Anel) IEEE – Token Ring – Passagem de Ficha em Anel (IBM)

47 Subcamada LLC Classes de serviços de enlace:
sem conexão e sem reconhecimento não há como recuperar quadro perdido usado em sistemas com meio físico pouco sujeito à ruídos ou com controle de erros em outra camada sem conexão com reconhecimento controle de perda de quadros: se reconhecimento não recebido antes de time-out, repetir envio com conexão garante não perda, não repetição e seqüência correta de quadros requer 3 etapas: estabelecer conexão, transmitir dados, liberar conexão

48 Ethernet Tecnologia de rede local “dominante” :
barato R$30 por 100Mbs! primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples, e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente: 10, 100, 1000 Mbps Esboço da Ethernet por Bob Metcalf

49 Estrutura do Quadro Ethernet
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet Preâmbulo: 7 bytes com padrão seguido por um byte com padrão usado para sincronizar transmissor e receptor

50 Estrutura do Quadro Ethernet (mais)
Endereços: 6 bytes, quadro é recebido por todos os adaptadores e descartado se o endereço do quadro não coincide com o endereço do adaptador Tipo: indica o protocolo da camada superior, geralmente é o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk) CRC: verificado no receptor, se um erro é detectado, o quadro é simplesmente descartado.

51 Codificação Manchester de Banda Básica
Banda básica significa que não se usa modulação de portadora; ao invés disto, bits são codificados usando codificação Manchester e transmitidos diretamente, modificando a voltagem de sinal de corrente contínua Codificação Manchester garante que ocorra uma transição de voltagem a cada intervalo de bit, ajudando sincronização entre relógios do remetente e receptor

52 Ethernet Serviço sem conexão e não confiável
sem handshake Receptor (adaptador) simplesmente descarta frames com erro (erro de CRC) Camadas de Aplicação ou Transporte podem recuperar erro

53 Ethernet: usa CSMA/CD A: examina canal, se em silêncio então {
transmite e monitora o canal; Se detecta outra transmissão aborta e envia sinal de “jam”; atualiza número de colisões; espera como exigido pelo algoritmo “exponential backoff”; vá para A } senão {quadro transmitido; zera contador de colisões} senão {espera até terminar a transmissão em curso vá para A}

54 Ethernet CSMA/CD (mais)
Sinal “Jam”: garante que todos os outros transmissores estão cientes da colisão; 48 bits; “Exponential Backoff”: Objetivo: adaptar tentativas de retransmissão para carga atual da rede carga pesada: espera aleatória será mais longa primeira colisão: escolha K entre {0,1}; espera é K tempo pré-definido após a segunda colisão: escolha K entre {0,1,2,3}… após 10 ou mais colisões, escolha K entre {0,1,2,3,4,…,1023} K * (512 “bit time”)

55 Randomização de tempo no CSMA/CD (Binary Exponential Backoff)
start no Station Ready ? yes nc = 0 New Frame ? Ether nc = nc+1 Silent ? no limit = 2nc-1 Wait=random [0,limit] transmit no Collision ?

56 Tecnologias Ethernet: 10Base2
10: 10Mbps; 2: comprimento máximo do cabo de 200 metros (de fato, 186 metros) cabo coaxial fino numa topologia em barramento repetidores são usados para conectar múltiplos segmentos repetidor repete os bits que ele recebe numa interface para as suas outras interfaces: atua somente na camada física! pacotes transmitidos viajam nas duas direções conector T terminador adaptador nó

57 Cabos Coaxiais Constituídos de 2 condutores concêntricos separados por isolante Capa protetora Capa isolante Alma de cobre Trança metálica Cabo com conectores BNC

58 10BaseT e 100BaseT Taxas de transmissão de 10 e 100 Mbps; este último é chamado de “fast ethernet” T significa Par Trançado Usa concentrador (“hub”) ao qual os nós estão ligados por cabos individuais de 2 pares trançados, apresentando, portanto uma “topologia em estrela” CSMA/CD implementado no “hub”

59 Par Trançado (Twisted Pair)
- forma mais barata e clássica de conexão - cabo composto de “n” pares de fios de cobre isolados e arranjados de forma helicoidal Efeito do arranjo helicoidal => reduzir induções eletromagnéticas parasitas => fios paralelos formam antena ! Categoria 3: telefone, LAN 2 pares Categoria 5: isolamento teflon, LAN usado em 100BaseT Conector RJ45

60 10BaseT e 100BaseT (mais) Máxima distância do nó ao hub é de 100 metros Hub pode desconectar um adaptador que não pára de transmitir (“jabbering adapter”) Hub pode coletar e monitorar informações e estatísticas para apresentação ao administradores da LAN

61 Gbit Ethernet Usa formato do quadro Ethernet padrão
Admite enlaces ponto-a-ponto e canais de difusão compartilhados Em modo compartilhado, usa-se CSMA/CD; para ser eficiente, as distâncias entre os nós devem ser curtas (poucos metros) Full-Duplex em 1 Gbps para enlaces ponto-a-ponto

62 Fibras Óticas Feixe de fibras óticas
- Sinais binários transmitidos como impulsos luminosos: - lógico 1 => presença de luz - lógico 0 => ausência de luz - Princípio de transmissão na fibra: - ângulo de incidência grande => reflexão e refração - ângulo de incidência pequeno => reflexão total Feixe de fibras óticas

63 Interconexão de redes - Problemas da interconexão: Como realizar o roteamento entre estações em subredes diferentes ? Como interconectar subredes que usam protocolos diferentes e incompatíveis ? ex. IBM Token-Ring x Ethernet Como interconectar subredes com arquiteturas diferentes ? (ex.: ISO/OSI x TCP/IP)

64 As diferentes possibilidades de interconexão
- Repetidores (Repeaters): operam a nível da camada física, reforçando sinais elétricos no meio. - Pontes (Bridges): operam a nível da camada de enlace, armazenando, modificando e retransmitindo quadros. - Passarelas (Gateways), classificados em 2 tipos: Gateway conversor de meio (media-convertion gateway), também chamado Roteador (Router): opera a nível da camada de rede e pode realizar funções de roteamento, além das funções das pontes. Gateway tradutor de protocolos (protocol-translation gateway), que chamaremos aqui simplesmente de Gateway: opera a nível de camada de aplicação e permite interligar subredes completamente diferentes.

65 Bridges (Pontes)

66 Gateways (Passarelas)

67 Routers (Roteadores)

68 Hubs, Pontes e Comutadores
Usados para estender as características das redes locais: cobertura geográfica, número de nós, funcionalidade administrativa, etc. Diferem entre si em respeito a: isolamento de domínios de colisão camada em que operam Diferentes de roteadores “plug and play” não provêem roteamento ótimo de pacotes IP

69 Hubs Dispositivos da camada física: basicamente são repetidores operando ao nível de bit: repete os bits recebidos numa interface para as demais interfaces Hubs podem ser dispostos numa hierarquia (ou projeto de múltiplos níveis), com um hub backbone na raiz

70 Hubs (cont) Vantagens de Hubs: Desvantagens de Hubs:
Dispositivos simples, baratos Configuração em múltiplos níveis provê degradação suave: porções da rede local continuam a operar se um dos hubs parar de funcionar Estende a distância máxima entre pares de nós (100m por Hub) Desvantagens de Hubs: Não se pode misturar tipos diferentes de Ethernet (p.ex., 10BaseT and 100BaseT) não isolam domínios de colisão: um nó pode colidir com qualquer outro nó residindo em qualquer segmento da rede local

71 Hubs ...

72 Pontes (“Bridges”) Dispositivos da camada de enlace: operam em quadros Ethernet, examinando o cabeçalho do quadro, e reencaminhando seletivamente um quadro com base no seu endereço de destino Ponte isola domínios de colisão pois ela armazena e reencaminha os quadros (resulta em aumento de vazão máxima total) Pode interligar tipos diferentes de Ethernet pois é um dispositivo “armazena e reencaminha” Transparente: não requer nenhuma modificação aos adaptadores dos nós da rede local

73 Pontes (“Bridges”) - Pontes são elementos inteligentes bidirecionais: escutam todas as mensagens enviadas em cada subrede - para cada mensagem, endereço de destino é verificado em uma tabela que indica em qual subrede este se encontra - se endereço de destino está na mesma subrede de origem, ponte ignora a mensagem - se endereço de destino está na outra subrede, ponte retransmite a mensagem na subrede destino

74 Pontes x Roteadores Ambos são dispositivos “armazena e reencaminha”, porém Roteadores são dispositivos da Camada de Rede (examinam cabeçalhos da camada de rede) enquanto Pontes são dispositivos da Camada de Enlace Roteadores mantêm tabelas de rotas e implementam algoritmos de roteamento; pontes mantêm tabelas de filtragem e implementam filtragem

75 Pontes x Roteadores (cont)
Operação de uma Ponte é mais simples requerendo menor capacidade de processamento Roteadores: Requerem configuração de endereços IP (não são “plug and play”) - Requerem maior capacidade de processamento Pontes são melhores em redes pequenas (algumas centenas de nós) enquanto roteadores são necessários em grandes redes (milhares de nós)

76 Comutadores Ethernet Um comutador Ethernet (“Ethernet switch”) é um dispositivo que estende funções normais de ponte para incluir “conexões dedicadas” ponto-a-ponto Uma estação ligada a um comutador através de uma conexão dedicada ponto-a-ponto sempre detecta que o meio está ocioso: não haverá colisões nunca! Comutadores Ethernet provêem combinações de conexões compartilhadas/dedicadas, a 10/100/1000 Mbps

77 Uso de um Comutador Ethernet
Dedicated Shared

78 Exemplo de Comutador Ethernet
A pode transmitir para A’ enquanto B transmite para B’ e C transmite para C’, simultaneamente. A vazão agregada corresponde às três transferências simultâneas. Por exemplo, 3 x 10 Mbps.

79 Switchers (Comutadores)
Atuam em nível da camada 2 (comutação pelo endereço MAC dos frames)

80 Controle de Enlace Ponto-a-Ponto
Um transmissor, um receptor, um link: mais fácil que um enlace broadcast: não há Controle de Acesso ao Meio não há necessidade de endereçamento MAC explícito ex., enlace discado, linha ISDN protocolos ponto-a-ponto populares para camada de enlace: PPP (point-to-point protocol) HDLC: High level data link control

81 PPP Requisitos de Projeto [RFC 1557]
Enquadramento de pacote: encapsulamento do datagrama da camada de rede no quadro da camada de enlace transporta dados da camada de rede de qualquer protocolo de rede (não apenas o IP) ao mesmo tempo transparência de bits: deve transportar qualquer padrão de bits no campo de dados detecção de erros (mas não correção) gerenciamento da conexão: detecta, e informa falhas do enlace para a camada de rede negociação de endereço da camada de rede: os pontos terminais do enlace podem aprender e configurar o endereço de rede de cada outro Recuperação de erros, controle de fluxo, re-ordenação dos dados são todos relegados para as camadas mais altas!

82 PPP Formato do Quadro Flag: delimitador (enquadramento)
Endereço: não tem função (opção futura) Controle: não tem função; Protocolo: indica o protocolo da camada superior ao qual o conteúdo do quadro deve ser entregue (ex. IP, etc.) endereço controle tamanho variável ou CRC

83 PPP Formato dos dados info: dados da camada superior sendo transportados CRC: verificação de redundância cíclica para detecção de erros endereço controle tamanho variável ou CRC

84 PPP usa Byte Stuffing Requisito de “transparência de dados”: o campo de dados deve poder incluir o padrão correspondente ao flag < > Q: se for recebido o padrão < > são dados ou é flag? Transmissor: acrescenta (“stuffs”) um byte extra com o padrão < > (escape) antes de cada byte com o padrão de flag < > nos dados Receptor: um byte seguido de em seguida: descarta o primeiro e continua a recepção de dados único byte : então é um flag

85 Delimitação de quadros
Solução 1: enviar caracter adicional com tamanho do quadro Inconveniente: perda ou deturpação deste caracter

86 Delimitação de quadros
Solução 2: Usar seqüências especiais de caracteres ASCII para delimitar quadro inicio: DLE (Data Link Escape, ASCII 10H) + STX (Start of Text, ASCII 02H) Fim: DLE + ETX (End of Text, ASCII 03H) Caso seqüência DLE+ETX contida na parte de dados: emissor adiciona um DLE após cada DLE encontrado e receptor remove => caracter de transparência

87 Delimitação de quadros
Solução 3: em protocolos orientados a bits, usar seqüência especial de bits para delimitar quadro Seqüência mais usual: Se esta seqüência estiver presente nos dados: emissor insere um 0 após cada 5 bits 1 consecutivos e receptor remove (bitstuffing) => bit de transparência