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Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace Fonte principal: Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G.

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1 Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace Fonte principal: Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus.

2 Nível de Enlace n Controle de Acesso ao Meio –duas máquinas ligadas ao meio de transmissão: caso simples –várias máquinas ligadas ao meio de transmissão: disciplina ? Centralizado: polling Distribuído: estações logicamente iguais todas controlam acesso ao meio físico Diferentes meios: diferentes formas de controle de acesso Uso da arquitetura IEEE 802: –camada LLC: serviço uniforme de enlace independente do meio –camada MAC: características dependentes do meio

3 Padrão IEEE Nível de Enlace

4 Nível de Enlace Padrão IEEE 802 –IEEE 802.1: documento descrevendo relacionamento entre os diversos padrões IEEE 802 –LLC - Logical Link Control - fornece pontos de acesso a serviço aos usuários de rede –MAC - Medium Access Control Monta dados a serem transmitidos (endereçamento,detecção de erros) Desmonta os quadros efetuando reconhecimento de endereço e detecção de erros Gerencia comunicação no enlace Físico Enlace LLC MAC

5 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n Baseados em Contenção n Acesso Ordenado sem Contenção n Protocolos de acesso em redes óticas n Protocolos de acesso com prioridades

6 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio baseados em contenção n ALOHA n Sloted ALOHA n CSMA –p e np-CSMA –CSMA-CD –CSMA/CA –M-CSMA

7 n ALOHA – Começou a ser operada uma rede de rádio difusão via satélite - Aloha - –Seu propósito era interligar o cento de computação, da Universidade do Havaí, em Honolulu, a terminais espalhados por todas as ilhas do grupo. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

8 n ALOHA –1 canal de freqüência para computador central –1 canal de freqüência para terminais 1 a N –computador central confirma mensagens –falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo aleatório limitado

9 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n ALOHA –1 canal de freqüência para computador central –1 canal de freqüência para terminais 1 a N –computador central confirma mensagens –falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo aleatório limitado

10 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n Sloted ALOHA: –tempo dividido em slots –terminais transmitem no início de slots de tempo –configurar pacotes de transmissão para serem menores que slots

11 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access) n pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access) n CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

12 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA (Carrier Sense Multiple Access) –Quando deseja transmitir, a estação ouve antes o meio para saber se existe alguma transmissão em progresso. –Se na escuta ninguém controla o meio, a estação pode transmitir. –Em caso contrário, a estação espera por um período de tempo e tenta novamente. –Colisão detectada por inexistência de confirmação (em p e np)

13 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA (Carrier Sense Multiple Access) –inexistência de confirmação leva em consideração: retardo de propagação de ida e volta disputa de acesso ao meio da estação receptora

14 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access) Se, ao escutar o meio, um nó sentir que está havendo uma transmissão, ele espera por um intervalo de tempo aleatório antes de tentar novo acesso.

15 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access) Ao sentir uma transmissão, uma estação continua a escutar o meio até que ele fique livre. Aí então t transmite com uma probabilidade p ou espera por um intervalo de tempo fixo e então repete o processo

16 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) A detecção da colisão é realizada durante a transmissão. Ao transmitir, um nó fica o tempo todo escutando o meio e, notando uma colisão, aborta a transmissão e espera por um tempo para tentar a transmissão

17 n CSMA/CD Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

18 n CSMA/CD Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

19 n CSMA/CD B inicia transmissão Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

20 n CSMA/CD B detecta colisão Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio Sinal inválido se propaga

21 n CSMA/CD A detecta colisão Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio

22 n CSMA/CD Técnicas de Retransmissão: –espera aleatória exponencial truncada (truncated exponencial back off) estação espera um tempo aleatório variando de 0 um valor superior este valor superior dobrado a cada colisão sucessiva retardo de transmissão pequeno no começo, mas cresce rapidamente duplicação do limite superior detida em algum ponto depois de um certo número de tentativas, se as colisões ainda persistirem, a transmissão é abortada incidência consecutivas de colisões Valor do tempo para retransmissão tempo

23 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA/CD Técnicas de Retransmissão: –retransmissão ordenada (orderly back off) após a detecção da colisão, estação só pode retransmitir em intervalo de tempo a ela pré-alocado direito de transmissão (intervalo de tempo) é dedicado sucessivamente às estações, na ordem decrescente de sua prioridade após a primeira transmissão, método CSMA/CD é retomado todas estações tem que dedectar colisão, não somente as transmissoras

24 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA / CD –seja: tp: tempo de propagação entre nodos mais distantes M: tamanho da mensagem C: taxa de transmissão M >= 2 C tp ex.: C=10Mbits, tp=1/10**5 s (=1 ns) 100 bits -> tempo de propagação equivale ao tempo de um frame de 10 bits considerando ida e volta, cada frame deve ter no mínimo 200 bits - para que uma estação esteja ainda transmitindo o frame e possa perceber (escutar) a colisão

25 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA / CD –quanto maior a distância entre as estações mais distantes: maior o tempo de propagação entre elas maior o tamanho mínimo da mensagem –quanto maior a velocidade da rede (mantendo-se o tempo de propagação): maior o número de bits que podem ser transmitidos enquanto sinal se propaga até a outra estação maior o tamanho mínimo da mensagem

26 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA / CA –após uma transmissão, com ou sem colisão, rede entra em modo onde as estações só podem transmitir em intervalos a elas pré-alocados –direito é dado a todas estações (intervalo de tempo onde pode transmitir sem colisão) –caso nenhuma rede queira transmitir, entra em um modo de funcionamento CSMA comum, até que a próxima transmissão aconteça

27 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n CSMA / CA –refinamentos se nenhuma estação transmitir no intervalo pré alocado, estação com mais alta prioridade (dona do 1ro intervalo de alocação) transmite quadro sem conteúdo para que o processo se inicie estação com prioridade inferior pode ser postergada -> obriga que uma estação, após transmitir, só possa transmitir novamente depois que outras tiveram oportunidade diálogo entre estações: estação receptora pode enviar - permite que duas estações monopolizem o uso da rede

28 ``The diagram was drawn by Dr. Robert M. Metcalfe in 1976 On the drawing are the original terms for describing Ethernet. '' Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio Ethernet

29 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n O método CSMA/CD é usado no padrão da Ethernet. n Formato do Quadro Ethernet

30 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n Considerando –10 Mbps –tamanho de 2500 m –4 repetidores –frame mínimo permitido deve ocupar 51,2 micro seg. –==> tamanho mínimo de frame: 64 bytes do destination address até FCS –tamanho mínimo de dados: 46 bytes –uso de enchimento n O tamanho máximo de um pacote em Ethernet é 1500 bytes.

31 Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio n Endereçamento – 6 octetos – Cada placa adaptadora Ethernet vem com endereço instalado na fábrica, diferente para cada cartão. – Os "endereços" são universalmente administrados. – Tudo 1: endereço de broadcast - mensagem é revebida por todas estações na rede


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