Tecnologias de Transmissão

Apresentação em tema: "Tecnologias de Transmissão"— Transcrição da apresentação:

1 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão (broadcast) Redes ponto-a-ponto (point-to-point/P2P)

2 Tecnologias de Transmissão
Redes ponto-a-ponto Conexões entre pares Pacotes enviados na modalidade store-and-forward Necessário algoritmo de roteamento

3 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Canal de comunicação compartilhado Toda mensagem possui um campo de destinatário Necessário forma de controle de acesso ao meio

4 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Unicast Multicast Broadcast

5 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Algoritmo de recebimento de mensagem se endereco_do_quadro = meu_endereco processa_quadro senão descarta_quadro fim

6 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Forma de alocação de canal Estática Dinâmica

7 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Forma de alocação de canal Estática Tempo divido em intervalos (slots) Cada estação transmite apenas no seu slot Vantagem e Desvantagem?

8 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão Forma de alocação de canal Dinâmica Centralizada Existe uma entidade que controla o acesso Descentralizada Cada estação decide quando transmitir

9 Tecnologias de Transmissão
Redes de difusão X Ponto-a-ponto Difusão Ponto-a-ponto Redes menores Redes maiores Redes locais Redes espalhadas geograficamente

10 (Controle do Enlace Lógica) (Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace Funções LLC Logical Link Control (Controle do Enlace Lógica) Enlace MAC Media Access Control (Controle de Acesso ao Meio)

11 Camada de Enlace Funções
Enquadramento: agrupar sequência de bits em quadros Entrega confiável Detecção e correção de erros Subcamada de controle de acesso ao meio (MAC)

12 Camada de Enlace Funções
Responsável pela comunicação entre dois computadores adjacentes fisicamente ligados por um canal de comunicação Utiliza FIFO (first-in-first-out) preserva a ordem que os bits foram enviados

13 Camada de Enlace Funções
A camada física aceita um fluxo de bits brutos e tenta entregá-los ao destino Não há garantia de que esse fluxo de bits seja livre de erros O número de bits recebidos pode ser menor, igual ou maior que o número de bits transmitidos Os bits podem ter valores diferentes dos bits originalmente transmitidos

14 Camada de Enlace Funções
A camada de enlace de dados é responsável por transformar um canal de transmissão bruto em uma linha que pareça livre de erros Pode detectar o erro ou corrigi-lo O transmissor divide os dados de entrada em quadros com algumas centenas ou alguns milhares de bytes

15 Camada de Enlace Funções
Redes tipo difusão devem implementar um mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC) O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?

16 Camada de Enlace Características dos erros
São inevitáveis em qualquer sistema de comunicação real A distribuição dos erros não é homogénea: bits isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância

17 Tipos de transmissão Simplex Half-duplex Full-duplex

18 Tipos de transmissão

19 Camada de Enlace Encapsulamento

20 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?

21 MAC Principais protocolos Aloha Puro Slotted CSMA CA CD

22 MAC Aloha Transmissão ocorre quando há dados para serem transmitidos
Colisões Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão

23 MAC Aloha

24 MAC Aloha Transmissão ocorre quando há dados para serem transmitidos
Colisões Existirão Serão detectadas Espera de tempo aleatório até nova transmissão

25 MAC Aloha Se houver colisão apenas no último bit toda transmissão será danificada Vantagens e desvantagens Quando podemos utilizar?

26 MAC Slotted Aloha Dividir o tempo em intervalos discretos
Cada intervalo para transmitir um quadro Estações devem ser capazes de identificar claramente os intervalos: Uma estação especial poderia emitir um sinal no início de cada intervalo

27 MAC Slotted Aloha

28 MAC CSMA Carrier Sense Multiple Access
Carrier Sense (CS) - Escuta o meio e é capaz de detectar o meio está livre Mutiple Access (MA) - Meio compartilhado por diversos nós que concorrem para transmissão

29 MAC CSMA 3 tipos 1-persistente não-persistente p-persistente

30 MAC CSMA 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?

31 MAC CSMA 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

32 MAC CSMA 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

33 MAC CSMA 3 tipos - Comparativo 1-persistente não-persistente
p-persistente Canal ocupado Espera até que ele fique desocupado Espera um tempo aleatório e começa o processo novamente Espera até o próximo slot Canal desocupado Transmite um desocupado quadro quadro Transmite com probabilidade p Colisão Espera tempo aleatório e começa o processo novamente Espera tempo aleatório e começa o processo novamente

34 MAC CSMA/CD Introdução do CD CD: Collision Detection
Capaz de detectar colisão Colisões afetam o desempenho do sistema principalmente em cabos longos e quadros curtos Foi padronizado como IEEE (Ethernet)

35 MAC CSMA/CD Se uma colisão for detectada a transmissão é interrompida
Na detecção um sinal é emitido para anunciar a colioa Sinal esse chamado de jam (48 bits) Espera de tempo aletório para evitar mais colisões Em caso de colisões sucessivas aumenta tempo de espera

36 MAC CSMA/CA Introdução do CA CD: Collision Avoid
Objetivo: evitar colisão Cada estação só pode transmitir no tempo definido para ela

37 MAC CSMA/CA 2 tipos principais Token Polling

38 MAC CSMA/CA Token Somente a estação que possui o token pode transmitir
Utilizada em redes em anel

39 MAC CSMA/CA 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

40 MAC CSMA/CA 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

41 MAC CSMA/CA Utilizada em rede sem fio
Equipamento que coordena as transmissões Não há como ‘escutar’ todo o meio 2 principais problemas Estação oculta Estação exposta

42 MAC CSMA/CA Estação oculta

43 MAC CSMA/CA Estação exposta

44 (Controle do Enlace Lógica) (Controle de Acesso ao Meio)
Camada de Enlace Funções LLC Logical Link Control (Controle do Enlace Lógica) Enlace MAC Media Access Control (Controle de Acesso ao Meio)

45 Camada de Enlace Funções
Redes tipo difusão devem implementar um mecanismo de controle de acesso ao meio (subcamada de controle de acesso ao meio – MAC) O que é mais interessante Detectar ou corrigir o erro?

46 Camada de Enlace Características dos erros
São inevitáveis em qualquer sistema de comunicação real A distribuição dos erros não é homogénea: bits isolados ou em “rajadas” (bursts) de erros, com 8 ou mais bits sucessivos errados Deve-se levar em conta o meio físico de transmissão de dados, para incluir maior ou menor redundância

47 Camada de Enlace Detecção e Correção Payload HEAD Payload CRC

48 LLC Detecção de erro 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 Usados em canais confiáveis O bloco defeituoso é retransmitido

49 LLC Correção de erro Incluir informações redundantes suficientes para que o receptor seja capaz de deduzir quais devem ter sido os dados transmitidos Usado em enlaces que geram muitos erros - Wireless

50 LLC Códigos de detecção de erros Paridade Checksum CRC

51 LLC Códigos de detecção de erros 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

52 LLC Códigos de detecção de erros Paridade
Exemplo: O caracter A no código ASCII é representado por Calculando a paridade: P Paridade par de 1's Paridade ímpar de 1's O receptor calcula a paridade da mensagem e compara-a com o bit P recebido, caso seja igual a mensagem não contém erros Problemas?

53 LLC Códigos de detecção de erros 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

54 Soma binária

55 LLC Códigos de detecção de erros Checksum
Exemplo checksum de 2 palavras de 8 bits Dados iniciais: Checksum resultante: Checksum invertido:

56 LLC Códigos de detecção de erros Checksum Dados enviados:
No receptor, as palavras são novamente somadas e comparadas com o checksum enviado Verifica se o checksum enviado é igual ao calculado

57 LLC Códigos de detecção de erros 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: representa o polinômio x5+x4+x0

58 LLC Códigos de detecção de erros 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

59 LLC Códigos de detecção de erros CRC - Código de Redundâcia Cíclica
Quadro: Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1: Nesse caso 4 bits zero:

60 LLC Códigos de detecção de erros 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 (⊕)

61 LLC Códigos de detecção de erros CRC - Código de Redundâcia Cíclica

62 LLC Códigos de detecção de erros CRC - Código de Redundâcia Cíclica
Quadro: Gerador: 10011 Acrescentamos Mensagem após o acréscimo de bits 0 da quatidade de bits do polinômio gerador -1: Nesse caso 4 bits zero: Valor a ser tranmitido:

63 Camada de Enlace Protocolos

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

65 Ethernet 802.3 CSMA/CD CRC Diversas tecnologias 10BaseT 100BaseT

66 Ethernet Evolução Inicio Cabo coaxial Meio compartilhado Half-Duplex
Atual Cabo par trançado / Fibra óptica Ponto-a-ponto Full-Duplex

67 Ethernet Comunicação através do MAC 6 bytes Hexadecimal
Separados por ‘:’ ou ‘-’ 3 bytes fabricantes 3 bytes identifica o equipamento Identificador universal Ou deveria ser Padronização do IEEE

68 Ethernet Formato do quadro

69 Ethernet Formato do quadro
Preâmbulo: sequência de bits para sincronização entre os hosts (transmissor e receptores) 7 bytes e 1 byte Endereço de destino: endereço de enlace do host de destino Endereço de origem: endereço de enlace do host de origem

70 Ethernet Formato do quadro Type
Identifica o protocolo da camada de rede Dados Pacote IP Pad Campo de preenchimento adicional CRC: Checagem de integridade Polinômio de 32 bits

71 Ethernet Unicast Broadcast FF:FF:FF:FF:FF:FF

72 Ethernet Por que o endereço de destino vem primeiro?

73 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

74 ARP Exemplo de tabela arp Endereço IP Endereço MAC TTL 192.168.0.1
00:F1:10:20:12:12 13:45 00:F1:10:12:13:29 07:21

75 ARP Funcionamento Vamos verificar!

76 Equipamento de Camada 2 Switch AP Bridge

77 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

78 Switch Aprendizado dinâmico Tabela de endereços 3 modos de operação
Store-and-Forward Cut-Through Adaptative Cut-Through

79 Switch Funcionamento interno Vamos verificar!

80 802.11 CSMA/CA ECC (error-correcting code) - Código de Hamming
Problema da estação oculta e estação exposta já visto

81 802.11 Arquitetura

82 802.11 2 modos de operação DCF (Distributed Coordination Function)
Não utiliza controle central Semelhante ao Ethernet Implementação obrigatória PCF (Point Coordination Function) Utiliza a estação base – BS ou AP – para controlar toda a atividade em sua célula Implementação opcional RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send)

83 Comparativo entre dispositivos
Hub Roteador Switch Isolamento de Tráfego Não Sim Plug-and-play Roteamento Ótimo

84 Equipamentos Hub - Camada 1

85 Equipamentos Switch - Camada 2 Gerenciável Não gerenciável

86 Equipamentos APs - Camada 2

87 VLAN Procolo da camada 2 Função principal: Segmentar a rede Funções:
Segmentação baseado na estrutura organizacional Controle Segurança Isolamento de problemas Desempenho - Broadcast Economia

88 VLAN Com VLAN X Sem VLAN

89 VLAN 802.1Q IEEE Padrão atualmente definido Clientes não tratam a TAG
Switches e roteadores inserem e retiram a TAG - Erro CRC

90 VLAN ID 1 e 1005 VLAN 1 Padrão Não pode ser removida

91 VLAN

92 VLAN Métodos Estática Definida manualmente Dinâmica 802.1x

93 VLAN Tipos de porta Access Trunk

94 VLAN Comunicação entre VLANs? Roteador Próxima camada