Visão Geral das Tecnologias de Camada de Enlace e Física CURSO: REDES DE COMPUTADORES PROFESSOR: João Inácio A. Ferreira Aula 08 e 09:

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1 Visão Geral das Tecnologias de Camada de Enlace e Física CURSO: REDES DE COMPUTADORES PROFESSOR: João Inácio A. Ferreira Aula 08 e 09:

2 Objetivos Explicar a finalidade dos protocolos de camada de enlace e da camada física; Listar os principais tipos de protocolos de camada de enlace; Comparar e confrontar os protocolos de camada de enlace; Descrever como os dados são transmitidos pela camada física.

3 Introdução Até o momento, foi visto como um pacote é transmitido desde a camada de aplicação até a camada de rede. Porém, ainda não se pode enviar esse pacote para o destino, pois existe a necessidade de duas etapas neste processo, ou seja, um procedimento referente à camada de enlace e em seguida o envio do pacote por algum meio físico. Portanto, nesta aula, entender-se-á quais protocolos atuam na camada de enlace, bem como aprende-se-á a diferenciação de cada um deles com base em suas características.

4 Para uma compreensão mais abrangente destes protocolos, os seguintes conceitos serão discutidos: – Pacotes unicast, multicast e broadcast; – Domínio de colisão e domínio de broadcast; – Segmentação de rede.

5 Qual a Diferença entre Broadcast, Unicast e Multicast? por mlrodrig em 15-07-2009mlrodrig Creio que todos já ouviram falar desses termos, mas pouca gente sabe o que eles realmente significam. Então deixa eu tentar, de maneira didática, explicar o que é cada um desses termos. Em primeiro lugar, eles representam formas de comunicação. Não são termos exclusivos de redes de computadores, então vamos manter em mente que estamos falando de comunicação em geral (pode ser inclusive entre pessoas conversando, que vai ser o meu exemplo durante o texto).

6 Broadcast O broadcast envia a mensagem para todos, quem se interessar que escute. Ex.: Quando você está no aeroporto e escuta a mensagem "vôo 1234 para Cucamonga, última chamada portão 10" isso é um broadcast. Todos nos aeroporto recebem a mensagem; e quem vai para Cucamonga e ainda não embarcou que corra. Em rede de computadores, o brodcast também é enviado para todos. Em Ethernet, se usa o endereço MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff para indicar que o pacote é de broadcast. Quando um switch recebe um pacote com destino para esse endereço, ele envia esse pacote para todas as portas dessa mesma Rede.

7 Broadcast Um pacote de ping para o endereço de broadcast de uma rede TCP/IP deveria receber resposta de todas as máquinas. Assim se eu fizesse um ping para a rede 192.168.1.255 todos as maquinas da rede 192.168.1.0 deveriam responder. Digo deveriam porque hoje em dia a grande maioria dos equipamentos não obedece a essa regra pelo simples fato de que isso seria utilizado por hackers para amplificar ataques. Imagine eu enviar um pacote de ping, com endereço de origem falsificado (colocando o seu IP como origem) e destino uma rede de 200 maquinas. O meu tráfego seria amplificado 200 vezes antes de te atingir. O grande problema do broadcast é que ele atrapalha os demais.

8 Unicast O unicast, apesar de ser o termo menos conhecido, é o mais comum. A transmissão unicast é quando A envia a informação apenas para B. Simples assim, não tem muito o que explicar. É uma comunicação entre duas pontas, nada mais. Apenas B recebe a informação. Quando Maria fala com João (e só João escuta), isso a unicast. Assim quando você transfere um arquivo, baixa um e- mail ou acessa uma página web, são pacotes do tipo unicast que fluem entre seu PC e o servidor.

9 Multicast Eu creio que o Multicast é menos compreendido de todos. Creio que muitos de vocês já viram na especificação de switchs, frases como "suporte a IGMP snooping" ou "suporte a MLD" como sendo referências a multicast. Voltando ao exemplo do aeroporto, o multicast seria um alto-falante mágico, que quando fosse anunciado o vôo para Cucamonga, apenas os passageiros desse vôo escutassem.

10 Multicast Voltando aos protocolos de rede, a principal aplicação de multicast é TV sobre IP. Eu acho que explicando TV sobre IP, ficará mais fácil entender o que é multicast. O grande problema de TV sobre IP é a quantidade de banda. Cada canal gasta de 2 a 4Mbps. Se eu fizer unicast, teremos 2Mbps para cada telespectador, mas serão pacotes idênticos. Se a operadora de TV sobre IP tiver 100 pessoas assistindo ao mesmo canal, terá que ter uma banda de 200Mbps. Se forem 1.000 pessoas, será 2Gbps, e por ai vai. O pior é que todos os pacotes serão idênticos.

11 Multicast Se for usado broadcast, a vida da operadora de TV sobre IP será fácil: basta ter 2Mbps de banda para cada canal. O problema é que esse tráfego vai chegar a todos os usuários (mesmo aqueles que não estão assistindo nada). Se a operadora tiver 50 canais, ele vai carregar o backbone com 100Mbps que irá chegar a todos os assinantes. Você terá que ter uma banda de 102Mbps para ter 2Mbps de acesso Internet (pois os 50 canais irão chegar até a sua conexão, quer você queira ou não). O multicast é um meio termo. A operadora de TV sobre IP envia um pacote apenas (um fluxo apenas de 2Mbps para o backbone), porém cada equipamento do backbone replica esse pacote apenas para as conexões que necessitam desse tráfego.

12 Multicast Assim o multicast tem uma etapa de "assinatura", aonde o PC ou equipamento que quer receber o canal avisa ao backbone desse desejo. Ele assina esse fluxo. O backbone então fica sabendo que a partir de agora também tem que copiar a informação para essa conexão. Assim o multicast torna o TV sobre IP eficiênte. Não importa se tem 10 ou 10 milhões de pessoas assistindo o mesmo canal, a operadora de TV sobre IP enviar apenas um único fluxo de 2Mbps, o backbone vai replicando (também apenas um fluxo para cada direção) quando necessário. O multicast tem então o melhor do unicast e do broadcast. Não atrapalha a todos (como o broadcast) mas não exige muita banda do servidor (como o unicast). O problema é que para o multicast funcionar, a operadora de banda larga precisa habilitar esse recurso.

13 Resumindo... Pacotes unicast: método de comunicação ponto a ponto, ou seja, uma origem para um destino; Pacotes Multicast: método de comunicação que suporta difusão para um conjunto definido de hosts; Pacotes Broadcast: método de comunicação que suporta difusão para um conjunto de hosts;

14 Tecnologias de rede Como os protocolos da camada de enlace têm uma atuação muito ampla, muitas vezes encontra-se o termo “tecnologia“ para se referenciar a tais protocolos. Existe uma gama relativamente grande de tecnologias que atuam na camada de enlace, porém, uma se destaca, que é a tecnologia Ethernet. Desta forma, nesta aula as seguintes tecnologias serão abordadas: · Token Ring e Token Bus; DQDB; 100VGAnyLan; FDDI ; ATM; Ethernet.

15 Token ring e Token-bus: Token ring e Token-bus: Tipos de topologias de rede (em anel ou barramento) que utilizam um “token” (um pequeno pacote com informações específicas) para identificar um determinado computador que temporariamente estará controlando o meio de transmissão, podendo, neste momento transmitir seus dados, enquanto os demais computadores aguardam a liberação do “token”.

16 DQDB e 100VGAnyLan DQDB (Barramento Duplo de Fila Distribuída): rede multiacesso distribuída que suporta comunicações bidirecionais usando um barramento duplo e enfileiramento distribuído. Provê acesso para redes locais ou metropolitanas; 100VGAnyLan: tecnologia de rede que provê uma taxa de 100 Mbps usando um método de acesso de controle centralizado determinístico, ou seja, não ocorrem colisões de pacotes;

17 FDDI e ATM FDDI (Interface de Dados Distribuído por Fibra): Conceito de rede token-ring baseado em fibra óptica. Dois anéis de fibra cada um com capacidade de 100 Mbps; ATM (Mode de Transferência Assíncrono): método de comutação e multiplexação utilizando pacotes de tamanho fixo denominados por “células”. Tecnologia que suporta vários tipos de sinais, Poe exemplo voz, vídeo e dados.

18 Domínios de colisão e domínios de broadcast. Um domínio de broadcast é um segmento lógico de uma rede de computadores em que um computador ou qualquer outro dispositivo conectado à rede é capaz de se comunicar com outro sem a necessidade de utilizar um dispositivo de roteamento. O domínio de colisão é uma área lógica onde os pacotes podem colidir uns contra os outros, em particular no protocolo Ethernet. Quanto mais colisões ocorrerem menor será a eficiência da rede.

19 Domínios de colisão e domínios de broadcast. Um domínio de colisão pode existir num único segmento da rede (como numa rede em bus) ou numa porção ou total de uma rede maior (note-se que a utilização de hubs faz propagar o domínio de colisão a todos os seus segmentos). Em redes Ethernet, ao utilizar um hub, temos uma topologia lógica de barramento e as estações comportam-se com se estivessem todas ligadas a um único meio físico. Isso simplifica a transmissão de dados e reduz o investimento em equipamentos intermediários, mas em compensação traz um grave problema: as colisões de pacotes que ocorrem sempre que duas (ou mais) estações tentam transmitir dados ao mesmo tempo.