MATA59 – Redes de Computadores I Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo Aloha CSMA – Carrier Sense Mulpple Access CSMA/CD – CSMA com Collision Detection Protocolo livre de colisão WDMA – Wavelength Division Multiple Access Protocolo para LAN sem Fio Arquitetura de Redes locais ETHERNET Cabeamento Protocolo MAC Fast e Giga ETHENET LAN Sem Fio BLUETOOTH Comutação na Camada de enlace

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo Aloha - Criado em 1970. Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Transmitir o quadro no canal de envio Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo aleatório, que é incrementado a cada colisão, e retransmite o mesmo Quadro A eficiência do uso do canal fica em torno de 18 % Chamado de Transmissão com Contensão

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo Aloha – com slots ( Slotted Aloha ) - Criado em 1972. Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Esperar o slot de tempo pré-determinado para transmitir Transmitir o quadro no canal de envio Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo aleatório, que é incrementado a cada colisão, e retransmite o mesmo Quadro A eficiência do uso do canal fica em torno de 36 %

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975 Não persistente Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum Quadro ( ocupado ) Se ocupado, espera um tempo aleatório e crescente, até que desocupe Se livre, transmitir o quadro no canal de envio Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro A eficiência do uso do canal fica em torno de 85 % mas com alto atraso

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975 1-persistente – persiste com probabilidade 1 Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum Quadro ( ocupado ) Se ocupado, espera até que desocupe Se livre, ou acabou de desocupar, transmitir o quadro no canal de envio Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro A eficiência do uso do canal fica em torno de 85 % mas com grande sensibilidade ao retardo de propagação

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 2. CSMA – Carrier Sense Multiple Access – criado em 1975 P-persistente – persiste com probabilidade P Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Esperar por um slot de tempo pré-determinado para transmitir Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum Quadro ( ocupado ) Se ocupado, espera até que desocupe Se livre, ou acabou de desocupar, transmitir o quadro com probabilidade P Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Espera um tempo aleatório e recomeça o processo para o mesmo Quadro A eficiência: 70 % - P:0,5 90 % P:0,1 95% P:0,01

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 3. CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Quando uma estação quer transmitir um Quadro ela deve: Detectar ( escutar ) a portadora para ver se está sendo transmitido algum Quadro ( ocupado ) Se ocupado, espera um tempo aleatório e crescente, até que desocupe Se livre, transmitir o quadro no canal de envio Receber o Quadro que transmitiu no canal de recepção Se receber o quadro completo, a transmissão teve sucesso Se não receber o mesmo quadro completo, houve colisão. Interrompe de imediato a transmissão e espera um tempo aleatório, diferente por estação, e recomeça o processo para o mesmo Quadro A eficiência do uso do canal fica em torno de 35 %

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 4. Protocolo livre de colisão Protocolo Bit-Map – Protocolo de Reserva Cada período de disputa consiste de N slots: Cada estação i = 1,2,3,..., N que deseja transmitir informa isto através da colocação do bit 1 na posição i no campo de controle As estações que fizeram a reserva são então contempladas com liberação de transmissão do Quadro, obedecendo a sua ordem numérica relativa ao campo de controle. Se a estação não tiver nada para transmitir, não faz a reserva e seu slot de tempo de transmissão não será usado, porém não será desperdiçado 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 0 1 0 1 0 0 1 4 6

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 4. Protocolo livre de colisão Protocolo Token Passing – Protocolo de Reserva Cada estação monitora o meio e pode receber dois tipos de Quadro. Se recebe o token e tem uma mensagem para transmitir, então retém o Token e envia uma mensagem. Se não tem mensagem, devolve o Token Se recebe uma mensagem verifica se o endereço de destino corresponde ao seu. Caso afirmativo, copia a mensagem e a devolve para a rede. Se o endereço de destino não for o da estação que está recebendo a mensagem ela verifica se o endereço de origem corresponde com o seu. Caso positivo, retira a mensagem da rede. Caso negativo, devolve a mensagem sem copiar. Usado geralmente em redes com topologia Anel

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 5. WDMA – Wavelength Division Multiple Access Usado em redes locais de fibra ótica Utiliza técnicas FDM e TDM para subdividir o canal em sub-canais Aloca sub-canais dinamicamente para as estações que precisam transmitir Para cada estação, são atribuídos dois sub-canais: Controle : Banda estreita Dados: Banda larga Cada estação utiliza o canal de controle para informar com que estação está se comunicando e o canal de dados para a transmissão dos dados, nos slots de tempo apropriados Aceita três tipos de tráfego: Orientado a conexão com taxa de dados constante Orientado a conexão com taxa de dados variável Não orientado a conexão

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 6. Protocolos para LAN’s sem fio AD-HOC

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 6. Protocolos para LAN’s sem fio AD-HOC Taxas de transmissão de 11 a 54 Mbps Alcance depende da capacidade da antena, podendo varia de uma a algumas dezenas de metros Um protocolo possível seria o CSMA, porem não é o mais adequado a b c d a b c d

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 6. Protocolos MACA e MACAW RTS CTS Qualquer estação que esteja ouvindo o RTS deve permanecer inativa o tempo suficiente para que o CTS seja transmitido, sem conflito. Qualquer estação que esteja ouvindo o CTS deve permanecer inativa durante a transmissão de dados que está a caminho

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio Protocolos de Acesso Múltiplo 6. Protocolos para LAN’s sem fio com infra-estrutura Funções do PA: Conexão de estações móveis Autenticação na rede Gerência e controle de fluxo

2. ARQUITETURA DE REDES LOCAIS Padrão que define níveis funcionais para funcionamento de redes locais Limitado aos níveis 1 e 2 do Modelo de Referência OSI A idéia é ter uma Arquitetura que aproveite as particularidades das redes locais quanto a sua abrangência física, velocidade e qualidade da linha e topologias O objetivo deste padrão é definir uma camada de enlace e uma camada física específicas para as caracterísitcas de uma rede local.

2. ARQUITETURA DE REDES LOCAIS O IEEE foi a instituição que primeiro se dedicou ao estudo e padronização da arquitetura de LAN. O resultado foi o projeto IEEE 802 que se tornou padrão de mercado O objetivo deste padrão é definir, em aderência as especificações funcionais do modelo OSI, uma camada de enlace e uma camada física que fosse adequadas as características de uma LAN. O resultado foi a divisão da camada de enlace em duas subcamadas: LLC ( Logical Link Control) e a camada MAC ( Medium Access Control ). Além disso , a camada física foi descrita de forma específica par aLAN

2. Arquitetura de Redes locais - Redes IEEE 802 A especificação 802 descreve a estrutura funcional de uma forma geral Define a rede local em função de suas características: Abrangência física restrita Link com alta capacidade de transmissão Baixa probabilidade de erros As especificações detalhadas das subcamadas sào descritas nos documentos específicos : 802.2 LLC 802.x Especificações de acordo com o método de acesso a rede e topologia

Redes IEEE 802

IEEE 802.2 - LLC O objetivo do IEEE ao estabelecer a subdivisão do nível de Enlace em dois foi a criação de protocolo de enlace comum, independente da topologia, método de acesso ao meios e meios físicos. O LLC oferece serviço orientado a conexão, confiável , com controle de fluxo e multiplexação. Opcionalmente, oferece serviço não orientado a conexão, bastante rápido porém não confiável

IEEE 802.2 - LLC Os campos que formam o quadro LLC São: DSAP ( 1 byte ) : Ponto de acesso do serviço no destino SSAP ( 1 byte ) : Ponto de acesso ao serviço na origem CONTROLE (1 byte ) : Campo de controle que identifica o formato da mensagem INFORMAÇÃO ( n bytes ): Informações do usuário FCS ( 2 bytes ) : Checagem de erros físicos DSAP SSAP Controle Informação FCS

IEEE 802.2 - LLC Os tipos de quadro trocados podem ser de 3 tipo: Informação Comandos de supervisão Comandos não numerados O funcionamento do protocolo é idêntico ao HDLC

3. Arquitetura ETHERNET Tipos de rede: 10 base 2 10 base 5 10 base t 10 base f

3. Arquitetura ETHERNET 10 base 2 ou 10 base 5

3. Arquitetura ETHERNET 10 base 2 ou 10 base 5

3. Arquitetura ETHERNET - Interfaces

3. Arquitetura ETHERNET - Conectores Conector SC para 1000Base SX e LX Conector FDDI Conector ST Conector FC

3. Arquitetura ETHERNET 10 base T

3. Arquitetura ETHERNET

3. Arquitetura ETHERNET 10 base T c/switch

3. Arquitetura ETHERNET 10 base T c/switch

3. Arquitetura ETHERNET - Quadro

3. Arquitetura ETHERNET - Quadro

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução 1 Mb/s 10 Mb/s 100 Mb/s 1000 Mb/s 10 Base - 5 100 Base-TX 100 Base-FX 1000 Base-T 10 Base -T 10 Base - FX 10 Base - 2 UTP Cat 5 Fibra 1000 Base X UTP UTP Cat 3 Fibra Coaxial 2 pares Cat 5 10 Base - FP 100 Base-T4 1000 Base-LX 1000 Base-CX 10 Base - FB UTP Cat 3,4,5 Fibra Coaxial 10 Base - FL 4 pares 150 Ohms 1000 Base-SX Fibra

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução Quadro comparativo Ethernet 10Base-T Fast Ethernet 100Base-T Gigabit Ethernet 1000Base-X Taxa de transmissão 10Mbps 100Mbps 1000Mbps Fibra Multimodo 2Km 412m (half duplex) 2Km (full duplex) 550m Fibra Monomodo 25Km 20Km 3Km STP / Coax 500Km 100m 25m UTP Cat. 5

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução Camada física

3. Arquitetura ETHERNET - Exemplo

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução 100 Mb/s 100 Base-TX UTP Cat 5 2 pares 100 Base-FX Fibra MMF e SMF 100 Base-T4 UTP Cat 3,4,5 4 pares 1000 Mb/s 1000 Base X 1000 Base-LX Fibra MMF e SMF 1000 Base-SX MMF 1000 Base-T UTP Cat 5 1000 Base-CX Coaxial 150 Ohms 10Gb/s 10GBase-R 10GBase-W 10GBase-X

3. Arquitetura ETHERNET - Evolução Comparação 1 G x 10 G 1 Gigabit CSMA/CD + Half/Full Duplex Meio Óptico/Cobre Usa Fibre Channel na PMD (Physical Medium Dependent) Reutiliza codificação 8B/10B Suport LANs até 5 km 10 Gigabit CSMA/CD + Full Duplex somente (sem protocolo de deteção de colisão) Meio Óptico somente Criou novos padrões ópticos na PMD Novos esquemas de codificação Suporta LANs até 40 km – Provém ligação direta ao SONET/SDH (WAN)