Redes de computadores: Sub-camada de Access ao Meio(1) Prof. Dr. Amine BERQIA /

Apresentação em tema: "Redes de computadores: Sub-camada de Access ao Meio(1) Prof. Dr. Amine BERQIA /"— Transcrição da apresentação:

1 Redes de computadores: Sub-camada de Access ao Meio(1) Prof. Dr. Amine BERQIA bamine@ualg.pt http://w3.ualg.pt/~bamine /

2 A forma tradicional (companhia telefones ) de alocar um único canal é de Multiplexagem por Divisão de Frequência. FDM funciona bem para número limitado e fixo de utilizadores. Ineficiente dividir em número fixo de bocados. Podem não ser todos usados, ou pode precisar mais. Não controla “burstiness”. T = tempo médio de atraso C = capacidade (bps) = ritmo de chegada 1/  = comprimento médio 1 T = ----------  C - PROBLEMA DA DISTRIBUIÇÃO DE CANAIS: DISTRIBUIÇÃO ESTÁTICA DE CANAIS EM LANs E MANS(1)

3 Se dividir este canal em N sub-canais, cada um com capacidade C/N. A taxa de entrada em cada um dos canais N é A/N. Portanto 1N T(fdm) = ----------------- = ------------ = NT  (C/N) - /N  C - PROBLEMA DA DISTRIBUIÇÃO DE CANAIS: DISTRIBUIÇÃO ESTÁTICA DE CANAIS EM LANs E MANS(2)

4 Possíveis suposições subjacentes : Modelo de Estação: Assume que cada uma de N" estações" (geradora de pacotes) produzem quadros independentemente. A probabilidade de produzir um pacote no intervalo dt é de dt onde é a taxa de chegada constante. Esta estação não gera mais nenhum quadro novo até que o anterior é transmitido. Suposição de Canal Único : Há apenas um canal; todas as estações são equivalentes e podem enviar e receber naquele canal. Suposição de colisão: Se dois quadros se sobrepõem de alguma forma no tempo, então isso é uma colisão. Qualquer colisão é um erro, e ambos os quadros devem ser retransmitidos. A Colisão é o único erro possível. PROBLEMA DA DISTRIBUIÇÃO DE CANAIS: DISTRIBUIÇÃO DINÂMICA DE CANAIS (1)

5 Tempo Contínuo - Não há nenhum" relógio grande no céu" para gerir a transmissão. O tempo não existe em blocos discretos. Slotted Time (Tempo em fatias): A Transmissão de quadros começa sempre no inicio duma fatia de tempo. Qualquer estação pode transmitir em qualquer abertura (com uma possível colisão.) Carrier Sense (Percepção da Portadora) : Estações conseguem aperceber-se se um canal está ocupado antes de o tentarem utilizar NOTA - isto não evita colisões, (LANs têm isto, redes de satélite não têm). PROBLEMA DA DISTRIBUIÇÃO DE CANAIS: DISTRIBUIÇÃO DINÂMICA DE CANAIS (2)

6 As Colisões funcionam bem para utilização baixa (não é provável que elas aconteçam.) A Arbitragem (falaremos depois), funciona melhor em situações de alta utilização. ALOHA: Desenvolvido no Havaí nos anos setenta. ALOHA PURO : Todas as estações podem transmitir sempre que quiserem. Quadros que colidem são destruídos. O remetente sabe se seu quadro foi destruído, e nesse caso espera um tempo randomico e então retransmite. 1. QUALQUER sobreposição é uma colisão. 2. Melhor eficiência se quadros são do mesmo tamanho. 3. MAS, o qual é a eficiência?. Protocolos Acesso múltiplo (1)

7 S =num. de quadros a transmitir. Em unidade de tempo de quadro a quadro de forma que 0 < S < 1. (Qual é o significado de tempo de quadro usado aqui??) G = S + quadros retransmitidos devido a colisões anteriores. P0 = probabilidade dum quadro não sofrer nenhuma colisão. S = P0 X G Utilize a Figura para determinar vulnerabilidade de colisão. Aloha PURO (1)

8 A Probabilidade de que são gerados k quadros durante um determinado tempo de quadro (Poison distribution): G k e -G Pr[k] = -------------- k! Probabilidade de nenhum tráfico ser iniciado durante o período vulnerável: P 0 = e -2G assim sendo Desempenho por tempo de quadro é : S = G e -2G PURO Aloha (2)

9 Duplica a eficiência dividindo tempo em "ticks“. O envio ocorre apenas no inicio do tick. Período vulnerável é 1/2 do caso Aloha puro, assim sendo S = G e -G Veja o desempenho na página anterior. O melhor processamento está em G = 1 quando S = 0.37; slots vazios = Pr[0] = 0.37; colisões = G - S = 0.26 SLOTTED Aloha

10 É quando o remetente escuta antes de lançar algo no cabo. Colisão acontece quando uma estação ouvir algo diferente do aquilo que enviou. CSMA PERSISTENTE E NÃO PERSISTENTE : CSMA persistente A estação escuta. Se o estiver canal inactivo, transmite. Se há colisão, espera um tempo randomico e tenta novamente. Se o canal estiver ocupado, espera até estar inactivo. Se uma estação quer enviar E canal == ocioso então envia. Sucesso neste caso depende do tempo de transmissão - quanto tempo depois que o canal seja sentido como inactivo, é que este fica inactivo (pode na realidade estar a caminho o outro pedido.) CSMA Não persistente (equivalente a 0-persistent CSMA) Igual ao anterior EXCEPTO, quando canal é sentido como ocupado, não continua a monitorizar para até ficar livre. Espera um tempo randomico e então verifica novamente. Isto leva a que 1) melhor utilização e 2) atrasos mais longos que 1 - persistente. CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS PROTOCOLS(1):

11 CSMA Não persistente (equivalente a CSMA 0-persistente) Igual ao anterior EXCEPTO, quando canal é sentido como ocupado, não continua a monitorizar para até ficar livre. Espera um tempo randomico e então verifica novamente. Isto leva a que 1) melhor utilização e 2) atrasos mais longos que 1 - persistente. CSMA p-persistente [Para canais tipo slotted.] Se pronto a enviar E canal == ocioso então envia com probabilidade p, e com a diferença de probabilidade q = 1 - p para a próxima slot. CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS PROTOCOLS(2):

12 CSMA COM DETECÇÃO DE COLISÕES: CSMA/CD - usado nas LANs. Quando uma estação detecta uma colisão, deixa de enviar, até mesmo se no meio dum quadro. Espera um tempo randomico e então tenta novamente. O que é o intervalo de contenção – quanto tempo depois duma estação ter enviado tem de esperar até saber que adquiriu controlo do canal? É duas vezes o tempo para viajar à estação mais longínqua.. CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS PROTOCOLS(3):

13 PROTOCOLOS Livres de Colisões Qual o comprimento dum pacote (ou qual o comprimento dum cabo para conter um pacote) de 1500 bytes comprimento numa rede ethernet de 100 Mbps? À medida que os cabos ficam mais longos e mais rápidos, os métodos mencionados acima ficam menos eficientes. Portanto, … Protocolo de mapa de bits Uma " slot de contenção”, subdividida em bits, permite a cada estação anunciar que quer enviar. Depois do anúncio, todas as estações podem enviar em ordem de prioridade, e não haverá nenhum luta pelo canal. Chamado "Protocolo de reserva“. Contagem regressiva binária Na slot de contenção, cada estação coloca o seu ID. E feita uma operação OR entre todas. Uma determinada estação sabe que ganhou porque mais nenhuma estação com intenção de enviar teve um número mais alto que ela na slot. (Por Exemplo, 101101 OU 110011: A estação 101101 sabe que perdeu na altura que envia o seu segundo bit - vê um" 1" no cabo quando acaba de enviar um " 0“..

14 LIMITED-CONTENTION PROTOCOLS Técnicas de colisão funcionam bem para utilização baixa (não é provável que eles aconteçam.) Arbitragem funciona melhor em alta utilização. Este método é a melhor destas técnicas. Divide as estações em grupos. Estipula que apenas os membros do grupo 0 podem arbitrar para a slot 0, membros do grupo 1 para a slot 1, etc. Funciona bem porque reduz a contenção sentida por qualquer estação particular. Se quisermos um método que terá muitos membros por grupo a baixa contenção, e poucos (ou um) membro a contenção alta. Pode usar uma pesquisa binária para fazer isto.