Comunica ții de Date

1. Comunicații de Date asist. dr. ing. Lucian-Florentin Bărbulescu

2. IEEE 802.3 • Un set de standardecedefinescnivelulfizicprecumsicontrolulaccesului la mediu (MAC - media access control) printehnica CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection) in cazulretelelorprin fir • Standardul IEEE 802.3 se bazează pe specificaţiile ETHERNET • Prima versiune: 1984 • Versiuneacurenta: 802.3-2012 • Versiuneurmatoare: 802.3bj (Martie 2014)

3. IEEE 802.3 • Arhitectura:

4. Controlulaccesului la mediu (MAC) • Tehnica de control al accesului la mediucea mai folosită în cazul topologiilor de tip BUSeste CSMA/CD. • Versiunea originală a acestei tehnici a fost dezvoltată de XEROX ca o parte a reţelei sale locale Ethernet.

5. Precursoriai CSMA/CD • ALOHA (pure ALOHA) • Statiaemitatoare: • trimite un bloc de date atuncicandestegata • Asteaptasaprimeasca un mesaj ACK intr-un timp maxim, de două ori mai mare decât timpul de propagare între cele mai îndepărtate staţii • Statiareceptoare: • Valideazadatelepebazauneisume de control • Dacadatelesuntinvalide nu se trimite ACK • Pot saaparaeroridatoritazgomotuluisisuprapuneriitotalesaupartiale a cadrelor (coliziuni) • Eficienta: 18%

6. Precursoriai CSMA/CD • slotted ALOHA • Presupunedivizareatimpului de accesin linieiînintervale (slot) egale cu durata de transmisie a unuicadru (bloc) • Transmisiaestepermisadoar la inceput de interval (suprapunerilesuntintotdeaunatotale) • Eficienta: 37%

7. Precursoriai CSMA/CD • pure ALOHA si slotted ALOHA • permit o utilizare scăzută a capacităţii de transmisie a liniei. • nu exploatează faptul că durata de propagare pe linie între două staţii este mult mai mică decât durata de transmisie a unui bloc. • în cazul în care o staţie începe să emită un bloc toate celelalte staţii pot afla acest lucru aproape imediat. • chiar dacă areun bloc pregătit, o statie nu artrebuisaînceapaemisia, lucru ce duce la scăderea numărului de coliziuni.

8. CSMA • Dacă linia este liberă, se emite • Dacă linia este ocupată, continuă să asculte până când este detectată linie liberă; apoi emite imediat • Dacă este o coliziune (determinată prin lipsa ACK) se aşteaptă un interval de timp aleator după care se trece la pasul 1

9. CSMA/CD • Dacă linia este liberă, se emite • Dacă linia este ocupată, continuă să asculte până când este detectată linie liberă; apoi emite imediat • In timpulemisiei se ascultaliniasi se verificadatele • Dacă este detectată o coliziune în timpul emisiei, se transmite un anumit bloc (jam) pentru ca toate staţiile să ştie că a avut loc o coliziune • După transmiterea blocului jam se aşteaptă un interval de timp aleator după care se trece la pasul 1

10. CSMA/CD • Tehnica CSMA/CD ridică câteva probleme de timing toate depinzând de un singur parametru numit slottime. Acest parametru descrie patru aspecte importante ale tratării coliziunii: • Există o limită superioară a intervalului de timp necesar pentru detectarea coliziunii • Există o limită superioară a timpului de achiziţie de la linie (timpul după care transmisia nu va mai suferii o coliziune) • Există o limită superioară a lungimii unui fragment de bloc generat de o coliziune • Există o regulă de încercare a retransmisiei • slottime este definit ca fiind mai mare decât suma dintre timpul total de propagare (de două ori timpul de propagare între cele mai îndepărtate staţii) şi durata blocului jam

11. CSMA/CD – time slot • timpul necesar pentru detectarea unei coliziuni. • În cazul detectării unei coliziuni se pune problema modului în care se va face retransmisia (sa se evite o nouacoliziune) • Staţiile îşi vor înceta activitatea un interval de timp de lungime aleatoare. • Atunci când o staţie generează mai multe coliziuni, ea se dezactivează pentru o perioadă de timp mai mare compensând supraîncărcarea reţelei. • Regula, cunoscută sub numele de TBEB (Truncated Binary Exponential Backoff), este următoarea: • timpul de dezactivare este egal cu un număr întreg de slot time; • timpul de dezactivare ce precede a n-a încercare de retransmisie este ales ca un întreg aleator r în intervalul 0 < r < 2k unde k=min(n,10). • după un număr de încercări predefinite subnivelul MAC presupune că există unele probleme, renunţă şi raportează eşecul către subnivelul LLC. • Această metodă se poate reprezenta formal astfel: • Dezavantajul algoritmului backoff : • efectul de last-in first-out - o staţie care nu are coliziuni sau are coliziuni puţine are şanse mai mari de transmisie decât o staţie cu timpi mai mari de dezactivare.

12. Blocul MAC • Formatulblocului MAC: • Preambul: • Pattern cu lungimea de 7 octeţi folosit de receptor pentru a realiza sincronismul la nivel de bit. • format dintr-o secvenţă alternantă de 1 şi 0, ultimul bit fiind 0. • Delimitator de început de bloc • Este secvenţa 10101011. Acesta indică începutul blocului şi permite receptorului să localizeze primul bit al blocului. • Adresa destinaţiei (Destination address - DA): Specifică staţia căreia îi este destinat blocul. • Adresa sursei (Source address - SA): Specifică staţia ce emite blocul • Poate fi o : • adresă fizică unică (o singură staţie) – incepe cu 0 • o adresă de grup de staţii – incepe cu 1 sicontinecelputin un 0 • o adresă globală (pentru toate staţiile din reţeaua locală) – totibitiisunt 1. • Lungimea adresei poate fi între 16 şi 48 biţi

13. Blocul MAC • Formatulblocului MAC: • Lungime (Lenght): • Specifică numărul octeţilor LLC care urmează. • Se impune o lungime minima si o lungime maxima • Date LLC (LLC data): • Unitate de date furnizată de LLC. • Zona de completare (Pad): • Octeţi adăugaţi pentru ca blocul să fie suficient de lung în vederea detectării coliziunii. • Secvenţa de control a blocului (Frame check sequence-FCS): • Secvenţă de 32 de biţi pentru controlul erorilor bazată pe toate câmpurile cu excepţia preambulului (SFD) şi a FCS.

14. FunctiileMAC • Pentru emisie bloc • Acceptă date de la subnivelul LLC şi construieşte un bloc • Furnizează nivelului fizic un flux de date serial în vederea emisiei prin mediul de comunicaţie • Pentru recepţie bloc • Recepţionează de la nivelul fizic un flux de date serial • Furnizeză subnivelului LLC blocuri ce sunt adresate fie direct staţiei locale fie tuturor staţiilor din reţea • Ignoră blocurile ce nu sunt adresate staţiei receptoare • Suspendă emisia fluxului serial atunci când mediul fizic este ocupat • Ataşează blocurilor destinate emisiei valoarea corespunzatoare a FCS şi verifică alinierea octeţilor • Verifică blocurile recepţionate (FCS) în vederea detectării erorilor de transmisie şi controlează alinierea octeţilor

15. FunctiileMAC • Întîrzieemisia unui bloc cu un interval de timp interbloc specificat • Opreşte emisia în momentul detectării unei coliziuni • Programează retransmisia după detectarea coliziunii până când este atinsă o limită a încercărilor specificată • Forţează coliziunea pentru a asigura propagarea în toată reţeaua prin emiterea mesajului de bruiaj jam • Ignoră blocurile recepţionate ce au o lungime mai mică decât lungimea minimă specificată • Ataşează preambulul, delimitatorul de început de bloc, adresa destinaţiei, adresa sursei, lungimea blocului şi FCS tuturor blocurilor ce urmează a fi emise şi inserează zona de completare (PAD) acelor blocuri a căror lungime LLC este mai mică decât o valoare minimă • Înlătură preambulul, delimitatorul de început de bloc, adresa destinaţiei, adresa sursei, lungimea blocului, FCS şi eventual zona de completare din toate blocurile recepţionate

16. Organigrama de functionare MAC

17. Servicii MAC • Suntoferitecatre sub-nivelul LLC • MA_UNITDATA.request • MA_UNITDATA.indication • MA_UNITDATA.confirm