Camada de enlace

1. Camada de enlace O Atraso de transmissão

2. Atrasos • Propagacao • Transmissao • Enfileiramento • Processamento • Empacotamento Cerutti

3. Retardo de Transmissão • Assumindo que os pacotes são transmitidos em uma fila tipo FIFO,como é usual, • Um pacote pode ser transmitido assim que os que chegaram antes dele saiem da interface • Se representarmos o tamanho do pacote por L, em bits, e a taxa de transmissão do enlace por R bps. • Por exemplo, para um link de 10-Mbps Ethernet é R = 10 Mbps; • Para um link de 100-Mbps Ethernet R = 100 Mbps. Cerutti

4. Retardo de transmissão • O transmission delay (também chamado de store-and-forward delay), é dado por:L/R. • Esse é o total de tempo necessário para transmitir todos os bits do pacote para o enlace. • Transmission delays são tipicamente da ordem de microssegundos ou menos na prática  Cerutti

5. Atraso de Propagação • É o tempo necessário para que um bit deixe a interface do transmissor e chegue a interface do receptor. • Segundo Einstein, “nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz no vácuo (3,0 x 108 metros/segundo)". Cerutti

6. Propagation Delay • Os sinais de rede sem fio trafegam a uma velocidade um pouco menor do que a velocidade da luz no vácuo. • Os sinais de rede em meios de cobre trafegam a uma velocidade no intervalo de 1,9 x 108 m/s a 2,4 x 108 m/s. • Os sinais de rede em fibra óptica trafegam a aproximadamente 2,0 x 108 m/s. • Genericamente, podemos dizer que os sinais percorrem os meios com uma velocidade entre 2 e 3 x 108 m/s, independente do tipo de sinal e do meio. Cerutti

7. Atraso de Transmissão • É o tempo que uma interface demora para inserir um quadro no meio físico (todos os bits da unidade de informação). Lembre-se que um quadro é também denominado frame, a PDU de camada 2 – ( Figura 9). Cerutti

8. Tipicamente, o atraso de transmissão pode ser representado por: • A=C/T • onde: • A=atraso de transmissão (seg) • C=Comprimento do frame (bits) • T=Taxa de transmissão da interface (bps) Cerutti

9. Exemplo: o atraso de transmissão em uma interface IEEE 802.3u (100 Mbps), para um frame típico de 1518 bytes pode ser calculado como: • 1518 bytes*8= 12144 bits • A=12144/100.000.000 bits/seg= 0,0012144 segundos • ou 1,21 ms  Cerutti

10. Exercicio: a)Calcule o atraso de transmissão para uma interface ATM de 622 Mbps, sabendo que a célula ATM (frame) possui um tamanho de 53 bytes. • b) Se o cabeçalho deo ATM é de 5 bytes e do Ethernet é de 18 bytes, calcule o atraso que existiria sem os cabeçalhos. Qual das duas tecnologias tem maior overhead? (Overhead é a sobrecarga do cabeçalho, uma vez que a informação que ele contém não interessa a aplicação ou ao usuário. Ela é usada somente para municiar os protocolos de rede). • Considere para o ATM uma taxa de 622 Mbps e para o ethernet 10 Mbps. Cerutti

11. fila • -Atraso de Enfileiramento • O atraso de fila é um dos mais complexos e por isso o mais estudado. Ao contrário dos outros três, o atraso de fila pode variar de um frame para outro. Por exemplo, se uma quantidade de frames chega em uma interface inicialmente livre, o primeiro frame não sofre atraso de fila, pois o primeiro a chegar normalmente é o primeiro a ser processado e repassado. Na verdade existem varios tipos de tratamento para as filas ( Figura 54). O tipo referido denomina-se FIFO (First In, First Out). Os demais frames somente serão processados após o processamento dos antecessores. O tamanho da fila irá depender da taxa de chegada dos frames λ, do tamanho de cada frame (no caso do ethernet, 1518 bytes) e da capacidade do processamento. Cerutti

12. Quando a taxa de chegada dos frames for maior que a capacidade de processamento, o tempo de espera tende a crescer indefinidadamente. Como os recusos para armazenar as filas dos pacotes são finitos, os pacotes que excedem os recursos são descartados. Do ponto de vista dos sistemas finais, é como se o pacote tivesse entrado na rede de um lado e não emergisse no outro. Cerutti

13. -Processamento • É o tempo necessário para a análise do cabeçalho do pacote e encaminhamento para a fila de saída. São veificados também possíveis erros nos bits. O procedimento mais comum na presença de erros é descartar o pacote. Cerutti

14. Atraso de empacotamento • Frequencias amostrais Cerutti

15. Packing Cerutti

16. Camada física ( e limitações) • A camada 1 envolve • meios, • sinais, • fluxo de bits que trafegam pelos meios, • componentes que colocam sinais nos meios • e diversas topologias. Cerutti

17. Camada Física • Ela executa um papel-chave na comunicação entre computadores, • mas os seus esforços, sozinhos, não são suficientes. • Cada uma de suas funções tem suas limitações. • A camada 2 trata dessas limitações. Cerutti

18. Soluções para a camada 1 • Para cada limitação na camada 1, a camada 2 tem uma solução. • a camada 1 não pode se comunicar com as camadas de nível superior; • a camada 2 faz isso através do Controle Lógico de Enlace (LLC - Logical Link Control). Cerutti

19. Limitações da Camada 1 • A camada 1 não pode nomear ou identificar computadores; • a camada 2 usa um processo de endereçamento (ou nomeação). Cerutti

20. Soluções para a Camada 1 • A camada 1 pode descrever apenas os fluxos de bits; • a camada 2 usa o enquadramento para organizar ou agrupar os bits. Cerutti

21. Limitações da Camada 1 • A camada 1 não pode decidir que computador irá transmitir os dados binários de um grupo onde todos tentam transmitir ao mesmo tempo. • A camada 2 usa um sistema chamado Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control). •  http://www.rad.com/networks/1994/osi/datalink.htm Cerutti

22. Cerutti

23. quatro conceitos principais Conceito 1 • A camada 2 se comunica com as camadas de nível superior através do Controle Lógico de Enlace (LLC - Logical Link Control). Cerutti

24. Conceito 2 • A camada 2 usa uma convenção de endereçamento simples (nomeação refere-se à atribuição de identificadores exclusivos: endereços). • Os ndereços são planos (FLAT) Cerutti

25. 4 conceitos PrincipaisConceito 3 • A camada 2 usa o enquadramento para organizar ou agrupar os dados. • Os quadros podem ser considerados envelopes digitais Cerutti

26. Conceito 4 • A camada 2 usa o Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control) • para escolher que computador transmitirá os dados binários, • em um grupo onde todos os computadores estejam tentando transmitir ao mesmo tempo Cerutti

27. LLC • O LLC pega os dados do protocolo de rede, um pacote IP, • e adiciona mais informações de controle para ajudar a entregar esse pacote IP ao seu destino. • Ele adiciona dois componentes de endereçamento da especificação 802.2: • o Destination Service Access Point (DSAP) • e o Source Service Access Point (SSAP). Cerutti

28. LLC • Esse pacote IP empacotado novamente, trafega para a subcamada MAC • para ser tratado pela tecnologia específica para encapsulamento e dados adicionais. • Um exemplo dessa tecnologia específica poderia ser • uma das variedades de Ethernet, • Token Ring • ou FDDI Cerutti

29. A subcamada LLC • A subcamada LLC da camada de enlace gerencia a comunicação entre os dispositivos em um único link de uma rede. • O LLC é definido na especificação IEEE 802.2 e suporta tanto serviços sem conexão quanto serviços orientados para conexão,   Cerutti

30. Subcamada LLC • usados por protocolos de camadas superiores. • http://cs.nmhu.edu/osimodel/datalink/ Cerutti

31. A subcamada MAC • O IEEE 802.2 define alguns campos nos quadros de camadas de enlace • que permitem que vários protocolos de camadas superiores compartilhem • um único enlace de dados físico. • http://www.100vg.com/white/mac.htm Cerutti

32. Formato do MAC add Cerutti

33. MAC • Os endereços MAC têm 48 bits de comprimento • e são expressos com doze dígitos hexadecimais. • Os primeiros seis dígitos hexadecimais, que são administrados pelo IEEE, Cerutti

34. Mac • identificam o fabricante ou fornecedor e, portanto, formam o Identificador único de Organização (Organizational Unique Identifier - OUI). • Os seis dígitos hexadecimais restantes formam o número serial de interface, • ou outro valor administrado pelo fornecedor específico. Cerutti

35. MAC • Os endereços MAC são algumas vezes chamados de burned-in addresses (BIAs) • porque eles são gravados na memória apenas de leitura (ROM) • e são copiados na memória de acesso aleatório (RAM) quando a placa de rede é inicializada. • http://standards.ieee.org/faqs/OUI.html Cerutti

36. Redes sem MAC? • Sem o endereço MAC, teríamos um conjunto de computadores sem nome na LAN. • Portanto, na camada de enlace, um cabeçalho e possivelmente um trailer, • são adicionados aos dados da camada superior. Cerutti

37. O cabeçalho e o trailer contêm informações de controle • destinadas à entidade da camada de enlace no sistema de destino. • Os dados das entidades da camada superior são encapsulados • no cabeçalho e no trailer da camada de enlace. Cerutti

38. NICs Cerutti

39. MAC • Os endereços MAC são vitais para o funcionamento de uma rede de computadores. • Eles fornecem uma forma dos computadores se identificarem. • Eles dão aos hosts um nome exclusivo e permanente. • O número de endereços possíveis não vão se esgotar tão cedo já que há 16^12 (ou seja, mais de 2 trilhões!) de endereços MAC possíveis.  Cerutti

40. Flat address • Os endereços MAC têm uma desvantagem principal. • Eles não têm estrutura e são considerados espaços de endereço contínuos. • Fornecedores diferentes têm diferentes OUIs, • mas elas são como números de identidade. • Assim que a sua rede atingir mais do que alguns poucos computadores, • essa desvantagem se tornará um problema real. Cerutti

41. Crescimento e hierarquia Cerutti

42. enquadramento Cerutti

43. Analogia de empacotamento/remessa • Quando você despacha um pacote grande e pesado, você normalmente inclui diversas camadas de material de embalagem. • A última etapa, antes de colocá-lo em um caminhão (LINK, enlace) para ser transportado, é embrulhá-lo. Cerutti

44. Analogia de empacotamento/remessa • imaginando o objeto empacotado com segurança como sendo os dados • e todo o pacote embrulhado como sendo o quadro. Cerutti

45. Formato dos quadros • Há tipos diferentes de quadros descritos por diversos padrões. • Um único quadro genérico tem seções chamadas de campos e cada campo é composto de bytes. Cerutti

46. A camada de enlace segundo Kurose e Ross Cerutti

47. Link Layer: setting the context Cerutti

48. M H H H H H H H H H t t n n t t n l l M M application transport network link physical M Link Layer: setting the context • two physically connected devices: • host-router, router-router, host-host • unit of data: frame network link physical data link protocol M frame phys. link adapter card Cerutti

49. M H H H H H H H H H t t n n t t n l l M M application transport network link physical M Link Layer: Implementation • implemented in “adapter” • e.g., PCMCIA card, Ethernet card • typically includes: RAM, DSP chips, host bus interface, and link interface network link physical data link protocol M frame phys. link Cerutti adapter card

50. Error Detection • EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy) • D = Data protected by error checking, may include header fields • Error detection not 100% reliable! • protocol may miss some errors, but rarely • larger EDC field yields better detection and correction Cerutti