Aulas 10 / 11 – TEC 11ºF

1. Aulas 10 / 11 – TEC 11ºF Redes de computadores Prof. António dos Anjos

2. Terminologia importante (relembrar) • Meio • Canal ao qual está ligada a placa de rede, através do qual os dados viajam. (e.g. Fibra óptica; Cabo coaxial; Cabo TP) • Segmento • Meio físico de TX partilhado por NICs (Network Interface Cards) • Nó • Computadores e periféricos ligados aos segmentos através das NICs • Trama • “Pedaço” de informação que circula, pelo meio físico, na comunicação entre nós. (Frame) Aula 10 / 11

3. O problema • Quando é necessário comunicar numa rede, apenas um computador pode aceder ao meio físico. • Se dois ou mais computadores tentarem aceder à mesma linha ao mesmo tempo, dá-se uma: COLISÃO • Como organizar as transmissões de forma a que todos os computadores possam ter uma oportunidade trocar mensagens? Aula 10 / 11

4. Padrão de Rede • Conjunto de regras que define: • Meio físico de transmissão • Como os computadores acedem ao meio físico de transmissão • Formato dos pacotes que nele viajam Aula 10 / 11

5. Padrões de Rede • Ethernet • Token-Ring • FDDI, etc… Aula 10 / 11

6. Padrão Ethernet • Primeira rede Ethernet em 1973 pela Xerox Corporation [Metcalfe] • É uma tecnologia de área local • Definido pela norma 802.3 da IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Aula 10 / 11

7. Ethernet – Cablagem (recordar) Aula 10 / 11

8. Ethernet – MAC • MAC – Medium Access Control • O padrão Ethernet define como protocolo de MAC o protocolo: • “CSMA/CD” • CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • CSMA/CD é um protocolo MAC baseado na contenção Aula 10 / 11

9. MAC baseado na contenção • Não há controle • Cada NIC tenta “tomar posse” do meio físico • Eficaz em redes com pouco tráfego • Pode tornar-se muito lento em tráfego muito elevado Aula 10 / 11

10. CSMA original (analogia) • Grupo de amigos que querem falar • Enquanto um fala os outros ouvem • Quando ninguém está a falar, outro pode começar • Problema: • Quando todos estiverem calados, dois podem começar a falar ao mesmo tempo (colisão!!!) Aula 10 / 11

11. CSMA original (algoritmo) • O nó que quer transmitir primeiro “escuta” se o canal está livre (carrier sense) • Se o meio estiver a ser utilizado, o nó aguarda; senão transmite • O transmissor aguarda aviso de recepção (ACK), se não chegar, reenvia • Impede colisões durante transmissões já iniciadas • Não evita colisões nas tentativas simultâneas de acesso ao meio • PROBLEMA: Quando se dá uma colisão, o meio fica inutilizado durante a duração de ambos os frames. Aula 10 / 11

12. CSMA/CD • CSMA com detecção de colisão (Collision Detection) • Escuta o meio enquanto transmite o frame • Soluciona o problema da inutilização do meio em caso de colisão de frames de grande dimensão Aula 10 / 11

13. CSMA/CD (algoritmo) • 1 – Se o meio estiver livre, transmite o frame e mantém escuta ao canal; senão 2 • 2 – Se o meio estiver ocupado, aguarda até estar livre e depois 1 • 3 – Se for detectada uma colisão, interrompe a transmissão e 4 • 4 – Aguarda uma quantidade aleatória de tempo e 1 Aula 10 / 11

14. CSMA Vs CSMA/CD • CSMA não evita colisões • CSMA/CD não evita colisões • Então qual é a vantagem do CSMA/CD? • Detecta as colisões e aborta a TX de forma a deixar o meio livre, o mais cedo possível Aula 10 / 11

15. Ethernet – Limite do Payload • Então e se o nosso amigo nunca mais se calar? • Não temos oportunidade de começar a falar  • Um frame Ethernet limita o tamanho dos dados (payload) no frame a 1500 bytes Aula 10 / 11

16. Padrão Token-Ring • Criado pela IBM • É uma tecnologia de área local • Definido pela norma 802.5 da IEEE Aula 10 / 11

17. Token-Ring – MAC • Utiliza o protocolo de MAC: • “Token-Passing” • Método baseado em “Round Robin” Aula 10 / 11

18. Token-Passing (analogia) • Grupo de amigos em círculo • Uma bola é passada de amigo para amigo • Quando alguém tem a bola, passa-a para o amigo à sua direita • Cada amigo só pode falar enquanto tiver a bola • Isto garante que só uma pessoa fala de cada vez Aula 10 / 11

19. Token-Passing (analogia 2) • A pessoa que recebe a bola, em vez de falar, escreve a mensagem num papel • Incluindo o nome do destinatário • Antes de passar a bola passa a carta à pessoa à sua direita • Se a pessoa que receber a carta for o destinatário, lê a mensagem e assina-a • Assim que a mensagem volta ao remetente, este verifica que a mensagem foi recebida (assinada) e de seguida destrói-a • Entretanto a bola continua a circular Aula 10 / 11

20. Token-Passing (algoritmo) • Um conjunto de 3 bytes chamado de “Token” (testemunho) circula de computador em computador • Se um computador receber o Token e não tiver mensagem para enviar, passa o Token ao próximo computador • Senão, “segura o Token” e envia a mensagem com o endereço do destinatário • A mensagem passa de computador em computador até ao destinatário e quando retornar ao remetente, é destruída • O destinatário poderá sinalizar a mensagem para o remetente verificar que esta foi bem recebida • Assim que a mensagem tiver sido transmitida, o computador “larga” o Token e passa-o para o próximo computador Aula 10 / 11

21. CSMA/CD Vs Token-Passing(protocolos de controle ao acesso do meio) • CSMA/CD (usado pelo padrão Ethernet) • Simples • Overhead pequeno • Eficaz em redes com pouco tráfego • Tempo de acesso ao meio não é determinístico (é probabilístico) • Não eficaz em redes com muito tráfego • Muitas colisões • Não permite estabelecimento de prioridades de acesso ao canal (meio) • Token-Passing (usado pelo padrão Token-Ring) • É justo • Eficiente em redes com tráfego elevado • É possível o estabelecimento de prioridades • Tempo de acesso ao meio é determinístico (bom p/aplicações de tempo real) • Mecanismos de criação e gestão do Token complexos • Overhead elevado • Não é tão eficiente em redes com tráfego baixo Aula 10 / 11