Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace

1. Comunicação de Dados e Teleprocessamento Nível de Enlace Fonte principal:Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus.

2. Nível de Enlace • Controle de Acesso ao Meio • duas máquinas ligadas ao meio de transmissão: caso simples • várias máquinas ligadas ao meio de transmissão: disciplina ? • Centralizado: “polling” • Distribuído: estações logicamente iguais todas controlam acesso ao meio físico • Diferentes meios: diferentes formas de controle de acesso • Uso da arquitetura IEEE 802: • camada LLC: serviço uniforme de enlace independente do meio • camada MAC: características dependentes do meio

3. Nível de Enlace Padrão IEEE 802.3

4. Nível de EnlacePadrão IEEE 802 Enlace LLC 802.2 • IEEE 802.1: documento descrevendo relacionamento entre os diversos padrões IEEE 802 • LLC - Logical Link Control - fornece pontos de acesso a serviço aos usuários de rede • MAC - Medium Access Control • Monta dados a serem transmitidos (endereçamento,detecção de erros) • Desmonta os quadros efetuando reconhecimento de endereço e detecção de erros • Gerencia comunicação no enlace MAC 802.3 802.4 802.5 802.6 802... Físico

5. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • Baseados em Contenção • Acesso Ordenado sem Contenção • Protocolos de acesso em redes óticas • Protocolos de acesso com prioridades

6. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meiobaseados em contenção • ALOHA • Sloted ALOHA • CSMA • p e np-CSMA • CSMA-CD • CSMA/CA • M-CSMA

7. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • ALOHA • 1970 - Começou a ser operada uma rede de rádio difusão via satélite - Aloha - • Seu propósito era interligar o cento de computação, da Universidade do Havaí, em Honolulu, a terminais espalhados por todas as ilhas do grupo.

8. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • ALOHA • 1 canal de freqüência para computador central • 1 canal de freqüência para terminais 1 a N • computador central confirma mensagens • falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo aleatório limitado

9. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • ALOHA • 1 canal de freqüência para computador central • 1 canal de freqüência para terminais 1 a N • computador central confirma mensagens • falta de confirmação indica problema: terminal re-envia dentro de tempo aleatório limitado

10. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • Sloted ALOHA: • tempo dividido em slots • terminais transmitem no início de slots de tempo • configurar pacotes de transmissão para serem menores que slots

11. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access) • pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access) • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

12. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA (Carrier Sense Multiple Access) • Quando deseja transmitir, a estação “ouve” antes o meio para saber se existe alguma transmissão em progresso. • Se na escuta ninguém controla o meio, a estação pode transmitir. • Em caso contrário, a estação espera por um período de tempo e tenta novamente. • Colisão detectada por inexistência de confirmação (em p e np)

13. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA (Carrier Sense Multiple Access) • inexistência de confirmação leva em consideração: • retardo de propagação de ida e volta • disputa de acesso ao meio da estação receptora

14. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • npCSMA (non-persistent Carrier Sense Multiple Access) Se, ao escutar o meio, um nó “sentir” que está havendo uma transmissão, ele espera por um intervalo de tempo aleatório antes de tentar novo acesso.

15. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio pCSMA (persistent Carrier Sense Multiple Access) Ao sentir uma transmissão, uma estação continua a escutar o meio até que ele fique livre. Aí então t transmite com uma probabilidade p ou espera por um intervalo de tempo fixo e então repete o processo

16. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) A detecção da colisão é realizada durante a transmissão. Ao transmitir, um nó fica o tempo todo escutando o meio e, notando uma colisão, aborta a transmissão e espera por um tempo para tentar a transmissão

17. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD

18. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD

19. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD B inicia transmissão

20. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD B detecta colisão Sinal inválido se propaga

21. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD A detecta colisão

22. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD Técnicas de Retransmissão: • espera aleatória exponencial truncada (truncated exponencial back off) • estação espera um tempo aleatório variando de 0 um valor superior • este valor superior dobrado a cada colisão sucessiva • retardo de transmissão pequeno no começo, mas cresce rapidamente • duplicação do limite superior detida em algum ponto • depois de um certo número de tentativas,se as colisões ainda persistirem, a transmissãoé abortada Valor do tempo para retransmissão incidência consecutivas de colisões tempo

23. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA/CD Técnicas de Retransmissão: • retransmissão ordenada (orderly back off) • após a detecção da colisão, estação só pode retransmitir em intervalo de tempo a ela pré-alocado • direito de transmissão (intervalo de tempo) é dedicado sucessivamente às estações, na ordem decrescente de sua prioridade • após a primeira transmissão, método CSMA/CD é retomado • todas estações tem que dedectar colisão, não somente as transmissoras

24. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA / CD • seja: • tp: tempo de propagação entre nodos mais distantes • M: tamanho da mensagem • C: taxa de transmissão • M >= 2 C tp • ex.: C=10Mbits, tp=1/10**5 s (=1 ns)100 bits -> tempo de propagação equivale ao tempo de um frame de 10 bits • considerando ida e volta, cada frame deve ter no mínimo 200 bits - para que uma estação esteja ainda transmitindo o frame e possa perceber (escutar) a colisão

25. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA / CD • quanto maior a distância entre as estações mais distantes: • maior o tempo de propagação entre elas • maior o tamanho mínimo da mensagem • quanto maior a velocidade da rede (mantendo-se o tempo de propagação): • maior o número de bits que podem ser transmitidos enquanto sinal se propaga até a outra estação • maior o tamanho mínimo da mensagem

26. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA / CA • após uma transmissão, com ou sem colisão, rede entra em modo onde as estações só podem transmitir em intervalos a elas pré-alocados • direito é dado a todas estações (intervalo de tempo onde pode transmitir sem colisão) • caso nenhuma rede queira transmitir, entra em um modo de funcionamento CSMA comum, até que a próxima transmissão aconteça

27. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • CSMA / CA • refinamentos • se nenhuma estação transmitir no intervalo pré alocado, estação com mais alta prioridade (dona do 1ro intervalo de alocação) transmite quadro sem conteúdo para que o processo se inicie • estação com prioridade inferior pode ser postergada -> obriga que uma estação, após transmitir, só possa transmitir novamente depois que outras tiveram oportunidade • diálogo entre estações: estação receptora pode enviar -permite que duas estações monopolizem o uso da rede

28. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio Ethernet ``The diagram was drawn by Dr. Robert M. Metcalfe in 1976 On the drawing are the original terms for describing Ethernet.''

29. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • O método CSMA/CD é usado no padrão da Ethernet. • Formato do Quadro Ethernet

30. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • Considerando • 10 Mbps • tamanho de 2500 m • 4 repetidores • frame mínimo permitido deve ocupar 51,2 micro seg. • ==> tamanho mínimo de frame: 64 bytesdo destination address até FCS • tamanho mínimo de dados: 46 bytes • uso de enchimento • O tamanho máximo de um pacote em Ethernet é 1500 bytes.

31. Nível de Enlace: protocolos de acesso ao meio • Endereçamento • 6 octetos • Cada placa adaptadora Ethernet vem com endereço instalado na fábrica, diferente para cada cartão. • Os "endereços" são universalmente administrados. • Tudo 1: endereço de broadcast - mensagem é revebida por todas estações na rede