A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Mestrado em Telecomunicações COMUNICAÇÃO DE DADOS TE – 723 REDES DE COMPUTADORES Aluno: Vicente Mazzolla Morais Prof: Eduardo Parente Ribeiro Outubro de.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Mestrado em Telecomunicações COMUNICAÇÃO DE DADOS TE – 723 REDES DE COMPUTADORES Aluno: Vicente Mazzolla Morais Prof: Eduardo Parente Ribeiro Outubro de."— Transcrição da apresentação:

1 Mestrado em Telecomunicações COMUNICAÇÃO DE DADOS TE – 723 REDES DE COMPUTADORES Aluno: Vicente Mazzolla Morais Prof: Eduardo Parente Ribeiro Outubro de 2002

2 Redes de Computadores TEMA DA APRESENTAÇÃO Questões de Projeto da Camada de Enlace de Dados: –Serviços Fornecidos à Camada de Rede; –Enquadramento (Framing); –Controle de Erros; –Controle de Fluxos. Detecção e Correção de Erros: –Códigos de Correção de Erros; –Códigos de Detecção de Erros. (parte 01) Mestrado em Telecomunicações

3 Redes de Computadores Função: transferir dados da camada de rede da máquina de origem para a camada de rede da máquina de destino. Alguns Serviços da Camada de Enlace: –Montagem de quadros para transmissão; –Controle de acesso ao meio físico; –Transmissão seqüencial dos quadros; –Recebimento dos quadros; –Detecção / Correção de Erros; –Retransmissão de quadros –Controle de fluxos. Mestrado em Telecomunicações CAMADA DE ENLACE

4 Redes de Computadores Serviços Fornecidos à Camada de Rede: 1. Serviço sem conexão e sem confirmação – Apropriado às redes onde a taxa de erros no nível físico é muito baixa; – Recuperação dos dados é realizada pelas camadas superiores; – Utilizado para transmissão de voz em tempo real. 2. Serviço sem conexão com confirmação –Adequado quando um pequeno volume de dados deve ser transferido de forma confiável; –Cada quadro enviado é individualmente confirmado; –Este serviço é apropriado em canais não confiáveis (sistema sem fio). 3. Serviço orientado à conexão –Máquina de origem e destino estabelece conexão antes dos dados serem transferidos; –Nível de Enlace garante que os quadros transmitidos sejam entregues ao receptor sem erros e na ordem que foram enviados (quadros são numerados). Mestrado em Telecomunicações CAMADA DE ENLACE

5 Redes de Computadores Serviço orientado à conexão: 1. Primeira fase Utilização de variáveis e contadores para controle de quadros enviados x não-recebidos. 2. Segunda fase Um ou mais quadros são realmente transmitidos. 3. Terceira fase Desconexão, são liberados as variáveis, buffers e os demais recursos. Mestrado em Telecomunicações CAMADA DE ENLACE

6 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações ENLACE PONTO A PONTO (1) Mensagem ENQ Mensagem ACK (2) ou Mensagem NACK (2) ERP (3) FRAME Mensagem ACK (4) ou Mensagem NACK (4) ERP (5) Mensagem EOT (01) Questionamento enquiry para saber se o Host 2 está preparado para receber os dados. (02) Reconhecimento positivo acknowledgement para indicar que o Host 2 está preparado. ERP – Procedimento de Recuperação de Erro (03) Host 1 envia alguns dados (Frames) e realiza uma pausa para esperar resultados. (04) Reconhecimento positivo acknowledgement para indicar recebimento bem sucedido. ERP – Procedimento de Recuperação de Erro (05) Mensagem de fim de transmissão. Exemplo: Estabelecimento da Conexão Transferência de Dados Desconexão HOST 01HOST 02

7 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações ENLACE PONTO A PONTO 1. Hardware do roteador checa a soma de verificação (checksum) do quadro de entrada e envia o quadro para o software da camada de enlace de dados; 2. Software da camada de enlace verifica se esse é o quadro esperado, então, passa o pacote contido no campo de carga útil (playload) para o software de roteamento; 3. Software de roteamento seleciona a linha apropriada e envia o pacote para o software da camada de enlace de dados. Linha de Transmissão para um roteador Roteador 2 3 Protocolo de enlace de dados Processo da camada de enlace de dados Processo de roteamento PacotesQuadros 2 Responsável pela confiabilidade da linha de comunicação

8 Redes de Computadores Mestrado em TelecomunicaçõesENQUADRAMENTO Estratégia: dividir o fluxo de bits em quadros e calcular o checksum em relação a cada quadro. Métodos para marcar o Início e o fim dos quadros: 1. Contagem de Caracteres Utiliza um campo do cabeçalho para especificar o número de caracteres do quadro Quadro 1 5 caracteres Quadro 2 5 caracteres Quadro 3 8 caracteres Contagem de Caracteres Quadro 1 Quadro 2 (Incorreto) Contagem de caracteres (Agora) Erro de Transmissão Checksum não dispõe de informação para identificar onde começa o quadro seguinte (perda da sincronização); Não resolve solicitar retransmissão, destinatário não reconhece quantos quadros deverão ser ignorados.

9 Redes de Computadores Mestrado em TelecomunicaçõesENQUADRAMENTO 2. Caracteres iniciais e finais com inserção de caracteres(character stuffing) Este método contorna o problema de sincronização após um erro. Cada quadro começa com a seqüência de caracteres ASCII DLE STX (Data Link Escape Start of Text) e termina com DLE EXT (Data Link Escape End of Text). DLE inserido (stuffing) DLESTXADLEB ETXDLE Dados depois que a camada de enlace de dados inclui caracteres (stuffing) DLESTXADLEB ETX Dados passados para camada de rede do receptor Distinguir um enquadramento DLE STX ou DLE ETX de uma seqüência de caracteres contidas nos dados com base na presença ou na ausência de uma única seqüência DLE; As seqüências DLE dos dados são sempre duplicadas; Desvantagem da utilização do método => Utiliza caracteres de 8 bits em geral caracteres ASCII. DLESTXADLEB ETX Dados enviados pela camada de rede

10 Redes de Computadores Mestrado em TelecomunicaçõesENQUADRAMENTO 3. Flags iniciais e finais com inserção de bits (bit stuffing) Cada quadro começa e termina com um padrão de bits, , chamado Byte Flag Dados Originais Transmissor da camada de enlace de dados insere um bit 0 a cada 5 bits 1 enviados bits inserido Receptor remove (destuffing) o bit 0 e armazena na memória. A inserção de bits, assim como, a inserção de caracteres, é completamente transparente para a camada de rede;

11 Redes de Computadores Mestrado em TelecomunicaçõesENQUADRAMENTO 4. Violações de codificação da camada física Este método se aplica a redes nas quais a decodificação do meio físico contém algum tipo de redundância. Ex: codificação de 1 bit de dados utilizando 2 bits físicos Fluxo de bits Cod. Manchester Cod. binária Cod. Manchester diferencial Codificação Manchester IEEE Ethernet: bit 1= nível alto no primeiro intervalo e baixo no segundo e o bit 0= nível baixo no primeiro intervalo e alto no segundo; Codificação Manchester diferencial IEEE Ethernet: bit 1= indicado pela ausência de uma transição e bit 0= indicado pela presença de uma transição (no início do bit).

12 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CONTROLE DE ERROS Definição: mecanismo para detectar e corrigir erros na transmissão de quadros. Questão? Como é possível certificar de que todos os quadros serão entregues na camada de rede de destino, e na ordem correta? Tipos de Erros: 1. Quadro Perdido: o quadro não chega no receptor (ruído). 2. Quadro Danificado: quadro é recebido mas um erro é detectado (paridade, CRC).

13 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CONTROLE DE ERROS Técnicas de Controle de Erro baseiam-se em: 1. ACK positivo: receptor reconhece quadro(s) sem erros. 2. Detecção de Erro - CRC 3. ACK negativo e retransmissão: receptor envia NACK, especificando número de seqüência do quadro sem erro. 4. Retransmissão após timeout: a estação fonte retransmite um quadro que não foi reconhecido após um determinado tempo. Estes mecanismos são chamados de: Pedido Automático de Retransmissão (ARQ – Automatic Repeat Request) Tipos: 1. Envia e Espera (Stop-and-Wait); 2. Retorna – n (Go-Back-n); 3. Retransmissão Seletiva (Selective-reject).

14 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CONTROLE DE FLUXO Definição: técnica para assegurar que a estação transmissora não envie dados numa taxa maior do que a estação receptora possa processar. Técnicas de Controle de Fluxo baseiam-se em: 1. Alocação de um buffer: o receptor irá alocar um buffer de dados com algum comprimento máximo. 2. Limpeza do buffer: o receptor irá realizar uma certa quantidade de procedimento até que possa limpar o buffer e estar preparado para receber mais dados. Obs:na ausência de Controle de Fluxo poderá ocorrer sobrecarga (overflow) do buffer enquanto processa dados antigos. Métodos: 1. Envia e Espera (Stop-and-Wait): mais simples 2. Janela Deslizante (Sliding Window): mais eficiente

15 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações DETECÇÃO E CORREÇÃO DE ERROS Detecção de Erro: o quadro possui informações redundantes suficientes para permitir que o receptor deduza que houve um erro, mas sem identificar qual, e solicite retransmissão. Correção de Erro: o quadro possui informações redundantes de forma a permitir a identificação de qual bit contém erro. Não necessita reenvio. Quadro: Consiste em m bits de dados (mensagem) e de r bits redundantes ou de verificação. n = m + r Palavra-código: n = m + r A propriedade de detecção e correção depende da distância de Hamming Distância de Hamming: Número de posições de bits em que duas palavras de código diferem. Exemplo: palavra código de 7 bits = : d Hmín = 4

16 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CORREÇÃO DE ERROS Código de Hamming: –Se duas palavras-código estiverem a uma distância de Hamming d, será necessário corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra; –Toda as 2 m mensagens são válidas; –Nem todas as 2 n possíveis palavras-código são usadas; d H = d + 1 –Para detectar d erros: d H = d + 1; Cd = d Hmín - 1 Capacidade de detecção do código: Cd = d Hmín - 1 d H = 2.d + 1 –Para corrigir d erros: d H = 2.d + 1. Cc = (d Hmín – 1) / 2 Capacidade de correção do código: Cc = (d Hmín – 1) / 2 Exemplo: , , e (10 bits) d Hmín = 5 Cd = d Hmín – 1 = 4 Cc = (d Hmín – 1) / 2 = 2

17 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CORREÇÃO DE ERROS Código de Hamming: Erros Simples –Os bits da palavra-código são numerados, começando no bit 1 da extremidade esquerda; –Os bits que são potências de 2 (1, 2, 4,etc) são de verificação; –Os demais (3,5,6,etc) são preenchido com m bits de dados; –Cada bit de verificação força a um conjunto de bits (incluindo ele) a ser par ou ímpar. Exemplo: Caractere Mensagem ASCII palavra-código H H btis btis Cálculo dos bits de verificação de Paridade (PAR) V 1 = b3 b5 b7 b9 b11 = 0.: PAR V 2 = b3 b6 b7 b10 b11 = 0.: PAR V 4 = b5 b6 b7 = 1.: ÍMPAR V 8 = b9 b10 b11 = 0.: PAR

18 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações CORREÇÃO DE ERROS Código de Hamming: Erros em Rajada –Seqüência de k palavras-código é organizada como uma matriz. Uma palavra por linha; –Os dados são transmitidos uma coluna por vez, começando pela coluna mais à esquerda; –No receptor a matriz é reconstruída, uma coluna de cada vez; –Se ocorrer um erro em rajada de extensão k, no máximo 1 bit de cada uma das k palavras-código será afetado; –O código de Hamming poderá corrigir um erro por palavra- código, possibilitando a recuperação do bloco inteiro. Este método utiliza kr bits de verificação para tornar blocos de km dados imunes a um único erro em rajada que tenha uma extensão menor ou igual a k.

19 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações DETECÇÃO DE ERROS bit de Paridade: é a forma mais simples de detecção de erros. Inserção de 1 bit extra ao final de cada caractere de modo a deixar todos os caracteres com um número par ou ímpar de bits 1. Técnica de Paridade Par Bit de paridade = 0, se o total de bit "1 for par Bit de paridade = 1, se o total de bit "1 for ímpar Ex: Caractere + Paridade BYTE DE TRANSMISSÃO o número total de Bits 1 é par o número total de Bits 1 é ímpar Técnica de Paridade Ímpar Bit de paridade = 1, se o total de bit "1 for par Bit de paridade = 0, se o total de bit "1 for ímpar Ex: Caractere + Paridade BYTE DE TRANSMISSÃO o número total de Bits 1 é par o número total de Bits 1 é ímpar Caso um número par de bits tenha sido invertido não é possível detectar o erro.

20 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações DETECÇÃO DE ERROS CRC – Cyclic Redundancy Check: forma mais eficiente de detecção de erros. –Cadeia de bits tratados como representações de polinômios; X k-1 + X k-2 + X k X 0 –K bits = polinômio X k-1 + X k-2 + X k X 0 ; X 5 + X 4 + X 0 Ex: possui 6 bits.: X 5 + X 4 + X 0 –Aritmética polinomial em módulo 2 (soma e subtração = XOR); polinômio gerador G (x) –Transmissor e Receptor devem concordar em relação ao polinômio gerador G (x) ; G (x) –Tanto o bit de mais alta ordem quanto o de mais baixa ordem de G (x), devem ser = 1.

21 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações DETECÇÃO DE ERROS CRC - Algoritmo para calcular o checksum: G(x). Idéia: acrescentar um checksum no final do quadro, de forma que o polinômio representado pelo quadro modificado seja divisível por G(x). G (x) x r M (x) 1. Definir r como o grau de G (x). Acrescentar r bits zero à extremidade de baixa ordem do quadro, de modo que ele passe a conter m + r bits e corresponda ao polinômio x r M (x); G (x) x r M (x) 2. Dividir (módulo 2 ) G (x) por x r M (x); T (x) 3. Subtraia (módulo 2) o resto da divisão e acrescente no polinômio original, formando T (x) polinômio a ser transmitido. Exemplo: M(x) Quadro M(x): (10 bits) Gerador: : G(x) = X 4 + X + 1 Mensagem x r M(x): Quadro transmitido T(x) : resto

22 Redes de Computadores Mestrado em Telecomunicações DETECÇÃO DE ERROS CRC - Algoritmo para calcular o checksum:continuação T (x) G (x) T (x) T (x) + E (x) a. No receptor T (x) é dividido por G (x). Caso haja erro T (x) passa a ser T (x) + E (x); E (x) / G (x) b. O resultado da divisão será E (x) / G (x); E (x) / G (x) c. Para que os erros possam se detectados E (x) / G (x) deve ser diferente de Zero; Padrões de Polinômios: para caracteres de 6 bits 1. CRC-12 = X 12 + X 11 + X 3 + X 2 + X (checksum 12 bits) para caracteres de 8 bits 1. CRC-16 = X 16 + X 15 + X (checksum 16 bits) 2. CRC- CCITT = X 16 + X 12 + X (checksum 16 bits)


Carregar ppt "Mestrado em Telecomunicações COMUNICAÇÃO DE DADOS TE – 723 REDES DE COMPUTADORES Aluno: Vicente Mazzolla Morais Prof: Eduardo Parente Ribeiro Outubro de."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google