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Capítulo 5: A Camada de Enlace – 2a Parte Nossos objetivos: r entender os princípios por trás dos serviços da camada de enlace: m detecção de erros, correção.

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

2 Sumário dos protocolos MAC r Como se faz com um canal compartilhado? m Particionamento de canal, no tempo, por freqüência ou por código Divisão temporal, divisão por código, divisão por freqüência m Particionamento aleatório (dinâmico), ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD detecção de portadora: fácil em alguns meios físicos (cabos) e difícil em outros (wireless) CSMA/CD usado na rede Ethernet m Passagem de permissão polling a partir de um site central, passagem de token

3 Tecnologias de LAN Camada de enlace até agora: m serviços, detecção de erros/correção, acesso múltiplo A seguir: tecnologias de redes locais (LAN) m endereçamento m Ethernet m hubs, pontes, switches m m PPP m ATM

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

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

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

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

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

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

10 Roteamento para outra LAN caminho: roteamento de A para B via R r Na tabela de roteamento no Host origem, encontra o roteador r Na tabela de ARP na origem, encontra o endereço MAC E6-E BB-4B, etc A R B

11 r A cria o pacote IP com origem A, destino B r A usa ARP para obter o endereço de camada física de R correspondente ao endereço IP r A cria um quadro Ethernet com o endereço físico de R como destino, o quadro Ethernet contém o datagrama IP de A para B r A camada de enlace de A envia o quadroEthernet r A camada de enlace de R recebe o quadro Ethernet r R remove o datagrama IP do quadro Ethernet, verifica que le se destina a B r R usa ARP para obter o endereço físico de B r R cria quadro contendo um datagrama de Na A para B e envia para B A R B

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

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

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

15 Ethernet: usa CSMA/CD A: examina canal, se em silêncio então { transmite e monitora o canal; Se detecta outra transmissão então { 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}

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

17 Tecnologias Ethernet: 10Base2 r 10: 10Mbps; 2: comprimento máximo do cabo de 200 metros (de fato, 186 metros) r cabo coaxial fino numa topologia em barramento r repetidores são usados para conectar múltiplos segmentos r 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

18 10BaseT e 100BaseT r taxa de 10/100 Mbps; chamado mais tarde de fast ethernet r T significa Twisted Pair (par trançado) r Os nós se conectam a um hub por um meio físico em par trançado, portanto trata-se de uma toppologia em estrela r CSMA/CD implementado no hub

19 10BaseT e 100BaseT (mais) r Máxima distância do nó ao hub é de 100 metros r Hub pode disconectar um adaptador que não para de transmitir (jabbering adapter) r Hub can coletar e monitorar informações e estatísticas para apresentação ao administradores da LAN


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