Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais

7/21/2019 Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais

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Captulo5

Redes de computadores e aInternet

A camadade enlace eredes locais


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5 - 2 2005 by Pearson Education

A camada de enlace

5.1 Introduo e servios5.2 Deteco e correo de erros

5.3 Prot ocolos de mlt iplo acesso

5.4 Endereamento da camada de enlace

5.5 Ethernet5.6 Hubs e switches

5.7 PPP


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Algumas terminologias:Hospedeiros e roteadores

so ns Canais de comunicao

que conectam nsadjacentes ao longo docaminho de comunicaoso enlacesEnlaces com fioEnlaces sem fioLANs

Pacote de camada- 2 umquadro,encapsula o

datagrama

Camada de enlace: int roduo

camada de enlacetem aresponsabilidade de transferir umdatagrama de um n para o nadjacente sobre um enlace.

Exemplo comparando comcamada de rede


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Datagrama transferido por protocolos de enlace diferentes sobre enlaces

diferentes:ex.: Ethernet no primeiro enlace, quadro relay nos enlacesintermedirios, 802.11 no lt imo enlace.

Cada protocolo de enlace prov servios diferentesex.: pode ou no prover transferncia confivel sobre o enlace

Analogia do transporte Viagem de Princeton at Lausanne

Carro: Princeton at JFKAvio: JFK at GenevaTrem: Geneva at Lausanne

Turista = datagramaSegmento de transporte = enlace de comunicaoModo de transporte = protocolo da camada de enlaceAgente de viagem = algorit mo de roteamento

A camada de enlace: contex to


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Enquadramento:Encapsula datagramas em quadros acrescentando cabealhos etrailer

Acesso ao enlace:

Um nico remetente e um destinatrio (pont o- a- ponto) Pode- se enviar sempre que enlace ocioso

Caso mais interessante - > enlance compart ilhado Conhecido como enlance de broadcast

Entrega confivel entre dois equipamentos fisicamente conectados:camada de enlance pode garantir que um datagrama sejatranspor tado sem erros - > semelhante ao servio oferecido pelacamada de transport e

Usado para enlaces com altas taxas de erros - > wirelessRaramente usado em enlaces com baixa taxa de erro (fibra, algunstipos de par de fios tranados de cobre)

Servios da camada de enlace


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Controle de fluxo:Os adaptadores tem capacidade limitada para armazenar quadros

- Buffer do receptor pode transbordar Limitao da transmisso ent re t ransmissor e receptor

Deteco de erros:Erros causados pela atenuao do sinal e por rudos

Quem envia pacote deve adicionar bits para a deteco Servio geralmente implementado em hardware

O receptor detecta a presena de erros:

Avisa o transmissor para reenviar o quadro perdidoCorreo de erros:

O receptor identif ica e corrige o bit com erro(s) sem recorrer retransmisso

Half- duplex e full- duplex

Com half- duplex, os ns em ambas as extremidades do enlacepodem transmitir , mas no ao mesmo tempo

Servios da camada de enlace


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Camada de enlace implementada no adaptador (isto , NIC)

Carto Ethernet, carto PCMCI, carto 802.11Lado transmissor:

Encapsula o datagrama em um quadroAdiciona bit s de verificao de erro, pode ex istir um mecanismo de

entrega confivel (num seqs, temporizadores, acks), cont role defluxo etc.

Lado receptorProcura erros, ent rega conf ivel, cont role de flux o etcExtrai o datagrama, passa para o lado receptor

Adaptador toma deciso se uma quadro est OK e encaminha pararemetente - > camada de rede

Comunicao de adaptadores


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A camada de enlace

5.1 Introduo e servios5.2 Deteco e correo de erros

5.3 Protocolos de mlt iplo acesso


5.5 Ethernet5.6 Hubs e switches

5.7 PPP

5.8 Virtualizao de enlace: ATM e MPLS


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EDC (Error detection- and- correction bit s) = Bits de deteco e correo de erros(redundncia)D = Dados protegidos pela verif icao de erros; pode incluir os campos decabealhoA deteco de erros no 100% confivel!

Protocolos podem deixar passar alguns erros, mas raroQuanto maior o campo EDC, melhor a capacidade de deteco e correo

de erros

Deteco de erros


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Paridade com bit nico:

Detecta erro de um nico bi t

ex: uso de paridade par Receptor apenas conta quantos 1's h no D' + EDC' Se houver um nmero mpar de 1's - > ao menos 1 erro de bitocorreu E se ocorrer um nmero par de erros de bits?

Erro no detectado!So necessrias tcnicas mais robustas!!!

Verificao de paridade


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Verif icao de paridade - evoluo Pode-se detectar um erro queocorreu em uma linha x col e

corrig-lo A capacidade do receptor dedetectar e corrigir erros conhecida como FEC (Forwarderror correction)

Usada em redes de comps Usada em Cs de !udio edados

" #$#$#####$$###$


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Objetivo:detectar erros (ex.: bits trocados) num segmento transmitido(nota: usado apenasna camada de t ransporte)

Transmissor:Trata o contedo de segmentos como seqncias de nmeros inteiros(Exemplo: de 16 bit s)

Checksum: adio (soma em complemento de um) do contedo dosegmentoTransmissor coloca o valor do checksum no campo checksum (Exemplo:do UDP)

Receptor:Comput a o checksum do segmento recebidoVerifica se o checksum calculado igual ao valor do campo checksum:

NO - erro detectadoSIM - no detectou erro. Mas talvez haja erros apesar disso!

Checksum da Internet


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CRC (Cyclic redundancy check)Encara os bits de dados, D, como um nm ero binrio

Escolhe um padro gerador de r + 1 bi t , GFaz clculos usando gerador para encontrar RObjetivo: escolhe r CRC bits, R, tal que

< D,R> divisvel de forma exata por G (mdulo 2)Receptor conhece G, divide < D,R> por G. Se o resto diferente

de zero, erro detectado!Pode detectar todos os erros em seqncia (burst errors) com

compr imento de at r bitsLargamente usado na prtica (ex: ATM)

Verif icao de redundncia cclica


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Faz- se um XOR bi t a bit

Exemplo de CRC

% " $##r " & 'its


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Exemplo de CRC

Gerad ora d ad os b it s

1001 101111 000

1001

0010

1011

1001

0010

10 00

10 01

00 01

010

Gerad ora d ad os b it s

1001 101111 010

1001

0010

1011

1001

0010

10 01

10 01

00 00

000

Remetente Destinatrio

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Exemplo de CRC

Padres internacionais para geradores de 8, 12, 16 e32 bits

Exemplo usado por protocolos definidos pela IEEE

CRC 32 bits

100000100110000010001110110110111 Tem 33 bits -> assim gera um r = 32 bits

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A camada de enlace

5.1 Introduo e servios

5.2 Deteco e correo de erros

5.3 Protocolos de acesso mltiplo


5.5 Ethernet

5.6 Hubs e switches

5.7 PPP

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Trs tipos de enlaces:

Ponto- a- ponto um remetente e um

destinatrio fio nico, ex.: PPPBroadcast

fio ou meio compartilhado quando um quadro transmitidos todos recebem

Ethernet tradicional802.11 LAN sem f io

Vamos examinar aimportncia da camada deenlace!!!

Enlaces de acesso mltiplo e protocolos

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Canal de comunicao nico e compart ilhadoDuas ou mais transmisses simultneas pelos ns: interferncia

Colisose um n receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de acesso mltiplo:

Algoritmo distribudo que determina como as estaes compartilham ocanal, isto , determinam quando cada estao pode transmit ir

Exemplo: Conversa entre pessoas em uma sala

meio de broadcast - > AR

sem critrio - > altas taxas de coliso!!!

Protocolos de acesso mlt ip lo

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ALGUNS CRITRIOS

Exemplo de regras para compartilhar canal broadcast entre humanos:

1) D a oportunidade do outro falar

2) No monopolize a conversa

3) Levante a mo se tiver perguntas

4) No interrompa os outros5) No durma quando algum fala com voc

Protocolos de acesso mlt ip lo

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Canal de broadcast de taxa R bps1. Quando um n quer transmit ir, ele pode enviar a uma taxa R

Pode usar taxa mxima do canal!!!

2. Quando M ns querem t ransmit ir, cada um envia a uma taxa mdia

R/ M

3. Totalmente descentralizada:Nenhum n especial para coordenar transmissesNenhum a sincronizao de relgios e compartimentos

4. Simples para implementao ser barata!!!

Protocolo ideal de acesso mlt ip lo

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Trs grandes classes:Particionamento de canal

Divide o canal em pedaos menores (compartimentos de tempo,freqncia)

Aloca um pedao para uso exclusivo de cada n

Acesso aleatrioCanal no d ividido - > pode haver colisesrecuperao das colises

Passagem de permissoNs transmitem nos seus turnos

Maior volume de dados - > podem usar turnos mais longos

Protocolos de acesso ao meio

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TDM: mult iplexao por d iviso detempo

Acesso ao canal feito por turnos"Cada estao controla um

compartimento (slot) de tamanhofixo (tamanho = tempo detransmisso de pacote) em cada

turnoCompartimentos no usados so

desperdiadosExemplo: rede local com 6 estaes:

1, 3, 4 tm pacotes,compartimentos 2, 5, 6 ficam vazios

Protocolos com part icionamento de canal: TDM

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FDM: mult iplexao por diviso de freqnciaO espectro do canal dividido em bandas de freqnciaCada estao recebe uma banda de freqnciaTempo de transmisso no usado nas bandas de freqncia

desperdiadoExemplo: rede local com 6 estaes: 1, 3, 4 tm pacotes, as bandas de

freqncia 2, 5, 6 ficam vazias

bandas

de

freqncia

tempo

Protocolos com particionamento de canal: FDM

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TDM e FDM Vrias estaes:

Um a estao quer t ransm itir -> No usa capacidadem xima do enlace -> R bits por segundo

5 P l d l i


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Quando o n tem um pacote a enviar:Transmite com toda a taxa do canal R.No h uma regra de coordenao a priorientre os ns

Dois ou mais ns transmitindo - > coliso

Protocolo de acesso aleatr ioespecifica:Como detectar colisesComo as estaes se recuperam das colises (ex., via retransmisses

atrasadas)Exemplos de protocolos de acesso aleatrio:

slot ted ALOHAALOHACSMA e CSMA/ CD

Protocolos de acesso aleatr io

5 Sl tt d ALOHA


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Suposies

Todos os quadros sempre devem t er o mesmo tamanhoTodas estaes devem estar sincronizadas

Tempo d ividido em slots de mesmo tamanho, tempo paratransmit ir 1 quadro

Ns comeam a transmit ir quadros apenas no incio dos slotsSe 2 ou mais ns transmitem no slot, todos os ns detectam a

coliso

Operao

Quando um n obt m um novo quadro, ele transmit e no prx imoslot

Sem coliso, o n pode enviar o novo quadro no prx imo slotSe h coliso, o n retransmite o quadro em cada slot subseqente

com prob. p at o successo

gera um valor aleatrio para optar ou no pelo prximo slot

Slotted ALOHA

5 Sl tt d ALOHA


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PrsUm nico n ativo pode transmi tir continuamente com a taxa completa

de canalAltamente descentralizada: somente slots em ns precisam ser

sincronizadosSimples

ContrasColises, desperdcio de slot sPodem haver slots ociosos - > figura abaixo! Baixa eficinciaSincronizao de clock

Slotted ALOHA

LegendaC = Intervalo de colisoE = Intervalo vazioS = Intervalo bem- sucedido

5 Efi i i d l t t d Al h


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Eficincia a frao de slot s bem- sucedidos quando h muitos ns, cadaum com muitos quadros para enviarSuponha N ns com muitos quadros para enviar, cada um transmite no slot

com probabilidade pProb. de o n 1 obter successo num slot = p(1- p)N- 1

Como h N ns a probabilidade de todos obterem sucesso de Np(1- p)N- 1

Deve- se encont rar um p que maximize essa expresso Np(1- p)N- 1

Para muitos ns, o lim ite de Np(1- p)N- 1 ,com N indo ao infinito, resulta 1/ e= 0.37

No mximo:uso do canal para envio de dados teis: 37% do tempo!

Eficincia do slotted Aloha

5 Aloha p ro ( nslotted)


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Unslotted Aloha: operao mais simples, no h sincronizao

Pacote necessita transmisso:Enviar sem esperar pelo incio de um compartimento

A probabilidade de coliso aumenta:Pacote enviado em t0colide com out ros pacotes enviados em[t 0- 1 , t0+ 1]

Transmisso t 0- 1 , t0 - > uma transmisso anterior sobrepeTransmisso t 0, t0 + 1 - > uma prx ima transmisso sobrepe

Aloha puro (unslotted)

5 Eficincia do Aloha puro


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P(successo de um dado n) = P(n transmit ir) .

P(nenhum out ro n transmi tir em [t0-1 , t0] .

P(nenhum out ro n transmit ir em [t0,t + 1]

= p . (1-p)N- 1 . (1-p)N- 1 = p . (1-p)2(N- 1)

escolhendo p t imo e ento deixando n - > infini to ...

= 1/ (2e) = 0 .18 18% de utilizao!!!

Ainda pior !

Eficincia do Aloha puro

5 CSMA: Carrier Sense Mult iple Access


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CSMA:acesso mlt iplo com deteco de por tadoraEscuta antes de transmitir:

Se o canal parece vazio: t ransmite o pacote

Se o canal est ocupado, adia a transmissoAnalogia humana: no interrompa os outros!

CSMA: Carrier Sense Mult iple Access

5 Colises no CSMA


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Colises podem ocorrer:o atraso de propagaoimplica que dois ns podemno ouvir as transmisses dooutro

Coliso:todo o tempo de transmissodo pacote desperdiado

Note:papel da distncia e do atrasode propagao nadeterminao daprobabil idade de coliso. Diagrama Espao/ Tempo

Colises no CSMA

5 CSMA/ CD (deteco de coliso)


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CSMA/ CD:acesso mlt iplo com deteco de portadora e com deteco de

colisoCol ises detectadasnum tempo mais curtoTransmisses com colises so interrompidas, reduzindo o desperdcio docanal

Deteco de coliso:

Fcil em LANs cabeadas: medio da intensidade do sinal, comparaodos sinais transmit idos e recebidos

Difcil em LANs sem fio: receptor desligado enquanto t ransmit indo

CSMA/ CD (deteco de coliso)

5 CSMA/ CD deteco de coliso


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CSMA/ CD deteco de coliso

5 Protocolos com passagem de permisso


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Protocolos com particionamento de canais:Comparti lham o canal eficientemente quando a carga alta e bemdistribudaIneficiente nas cargas baixas: atraso no acesso ao canal. A estaoconsegue uma banda de 1/ N da capacidade do canal, mesmo quehaja apenas 1 n ativo!

Protocolos de acesso aleatrioEficiente nas cargas baixas: um nico n pode usar todo o canalCargas altas: excesso de colises

Protocolos de passagem de permissoBuscam o melhor dos dois mundos!

Protocolos com passagem de permisso

5 Protocolos com passagem de perm isso


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Polling:N mestre convida os escravos a transmitirem um de cada vezProblemas:

Tempo para mestre escolher um escravoPonto nico de falha (mestre)

Token passing:Cont rola um token passado de um n a outro seqencialmente.Mensagem tokenProblemas:

Token overheadPonto nico de falha (token)

Ex: Token ring da IBM

Protocolos com passagem de perm isso

5 Tecnologias de LAN


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Camada de enlace at agora:Servios, deteco de erros/ correo, acesso mlt ip lo

A seguir: tecnolog ias de redes locais (LAN)EndereamentoEthernethubs, pontes, switchesPPP

Tecnologias de LAN

5 A camada de enlace


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A camada de enlace





5.5 Ethernet

5.6 Hubs e switches

5.7 PPP

5 Endereos de LAN e ARP


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Endereos IP de 32- bi t :Endereos da camada de redeUsados para levar o datagrama at a rede de destino (lembre- se da

definio de rede IP)

Endereo de LAN (ou MAC - media access cont rol - ou f sico):Usado para levar o datagrama de uma interface fsica a out ra

fisicamente conectada com a primeira (isto , na mesma rede)Endereos MAC com 48 bits (na maioria das LANs)

gravados na memria fixa (ROM) do adaptador de rede

Endereos de LAN e ARP

5 Endereos de LAN (mais)


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A alocao de endereos MAC administrada pelo IEEEO fabricante compra pores do espao de endereo MAC (para

assegurar a unicidade)

Analogia:

(a) endereo MAC: semelhante ao nmero do RG

(b) endereo IP: semelhante a um endereo postal Endereamento MAC f lat = > portabil idade

possvel mover uma placa de LAN de uma rede para out ra semreconfigurao de endereo MAC

Endereamento IP hierrquico = > NO por tvelDepende da rede na qual se est ligado

Endereos de LAN (mais)

5 Endereos de LAN (mais)


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Comunicao entre interfaces de rede:Deve- se preencher endereo fsico de dest ino

Meio compartilhado - > Interfaces recebem e comparam comseu prpr io endereo

se igual receba!

Se um computador que conversar com todos os demais:

Preencher endereo fsico de destino com FF:FF:FF:FF:FF:FF

Exemplo (ping broadcast):

ping - b 10.255.255.255

Em resumo:Para comunicar deve- se conhecer o endereo f sico dedestino!

Endereos de LAN (mais)

5ARP: Address Resolut ion Protocol(Protocolo de resoluo de endereos)


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Questo: como determinar o endereo MAC de Bdado o endereo IP de B?

Cada n IP (hospedeiro, roteador) numa LAN tem um mdulo e umatabela ARP

Tabela ARP: mapeamento de endereos IP/ MAC para alguns ns da LAN < endereo IP; endereo MAC; TTL>

< IP address; MAC address; TTL>TTL (Time To Live): tempo depois do qual o mapeamento de endereos

ser esquecido (tipicamente 20 min)

(Protocolo de resoluo de endereos)

5 Protocolo ARP: Mesma LAN (network)


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Aquer enviar um datagrama para B, e o endereo MAC de Bno est natabela ARP de A

Afaz broadcast de pacote de consulta ARP, contendo o endereo IPde Bend. MAC de dest ino = FF- FF- FF- FF- FF- FFtodas as mquinas na LAN recebem a consulta ARP

Brecebe o pacote ARP, responde para A com seu endereo MAC (de B).

Quadro enviado para o end. MAC de A (unicast)Afaz um cache (salva) o par de endereos IP para MAC em sua tabela

ARP at que a informao se torne ant iga (exp irada) - informao queexp ira ( descartada) sem atualizao

ARP plug- and- play:Ns criam suas tabelas ARP sem int erveno do administrador da rede

( )

5 Roteamento para outra LAN


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objetivo: envia datagrama de A para B via R

supe que A conhece o endereo IP de B

Duas tabelas ARP no roteador R, um para cada redeIP (LAN)

p

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A cria o pacote IP com or igem A, destino BA usa ARP para obter o endereo de camada fsica de R correspondente ao

endereo IP 111.111.111.110A cria um quadro Ethernet com o endereo f sico de R como destino, o

quadro Ethernet contm o datagrama IP de A para BA camada de enlace de A envia o quadro EthernetA camada de enlace de R recebe o quadro EthernetR remove o datagrama IP do quadro Ethernet , verif ica que ele se dest ina a

BR usa ARP para obter o endereo fsico de BR cria quadro contendo um datagrama de A para B e envia para B

5 DHCP (Dynamic Host Configurat ion Protocol)


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( y g )

Objet ivo: obter configurao de rede atravs de umservidor

Mas como se no estou na rede?

Descoberta do servidor

Cliente envia um pacote UDP para a port a 67 Encapsula em IP com dest ino 255.255.255.255 e

origem 0.0.0.0

Encapsula em Quadro de cam ada de enlace comendereo f sico de dest ino FF:FF:FF:FF:FF:FF e oseu como origem

Cliente coloca um ID de t ransao na m ensagem

5 DHCP (Dynamic Host Configurat ion Protocol)


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( y g )

Descoberta do servidor

Ofert a de serv idor DHCP

Servidor responde com um pacote UDP com o ID datransao

Endereo IP proposto para o cliente

Mscara de sub-rede

Tempo de aluguel (leasing t ime) Requisio DHCP

Cliente pode ter recebido ofertas de vrios servidores

Escolhe uma e ecoa todos os parm etros para o

servidor Servidor envia um a mensagem de confirmao final (OK

para os parmetros)



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5.5 Ethernet

5.6 Hubs e switches

5.7 PPP

5 Ethernet


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Tecnologia de rede local dominante :Barato - > aprox imadamente R$20 por 100Mbps!Prim eira tecnologia de LAN largamente usadaMais simples e mais barata que LANs com token e ATMVelocidade crescente: 10Mbps 10Gbps

esboo da Ethernetpor Bob Metcalf(fundador 3com)

5 Topologia em estrela


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Topologia de bus popular em meados dos anos 90 - > antes disso varal

Agora a topologia em estrela prevaleceOpes de conexo: hub ou switch (mais adiante)

5 Estrutura do quadro Ethernet


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Adaptador do t ransmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote deprotocolo da camada de rede) num quadro Ethernet

Prembulo: 7 bytes com padro 10101010 seguido por um byte com padro10101011 usado para sincronizar receptor com o t ransmissor

5 Estrutura do quadro Ethernet


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Endereos:6 bytesSe o adaptador recebe um quadro com endereo de destino coincidente,

ou com endereo de broadcast (ex., pacote ARP), ele passa o dado noquadro para o protocolo da camada de rede

Tipo:indica o protocolo da camada superior; geralmente o prot ocolo IP,mas outros podem ser suportados, tais como Novell IPX e AppleTalk)

CRC:verif icado no receptor ; se um erro detectado, o quadro

simplesmente descartado

5 Servio no conf ivel, sem conexo


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Sem conexo:no ocorre conexo entre o adaptador t ransmissor e oreceptor.

No confivel:adaptador recept or no envia ACKs ou nacks para oadaptador transmissor

O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixarlacunas - > quadros podem ser perdidosLacunas sero preenchidas se a apl icao est iver usando TCP.Caso contrrio, a aplicao ver as lacunas

5 Ethernet usa CSMA/ CD


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No h sincronizao global entre adaptadores (interfaces de rede)Adaptador no transmit e se ele detectar algum out ro adaptador

transmit indo, isto , carrier senseO adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador

transmit indo, isto , collision detectionAntes de tentar uma retransmisso, o adaptador espera um perodo

aleatrio, isto , random access

5 Algoritmo CSMA/ CD da Ethernet


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1. Adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro.2. Se o adaptador detecta um canal livre, ele comea a transmitir o quadro.

Se ele detecta o canal ocupado, espera at ele ficar livre e entotransmite.3. Se o adaptador t ransmite o quadro todo sem detectar out ra transmisso,

sua misso com esse quadro est cumprida!4. Se o adaptador detecta out ra transmisso enquanto transmite, ele abor ta

e envia um sinal de reforo de 48 bit s

5. Aps abortar, o adaptador entra emexponential backoff : aps a n- simacoliso, o adaptador escolhe um Kaleatrio de {0,1,2,,2n - 1}. Oadaptador espera K 512 tempos de bit e retorna ao passo 2.

5 Ethernet CSMA/ CD


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Sinal de reforo (Jam signal):garante que todos os outros transmissoresesto cientes da coliso; 48 bits;Bit time:.1 microseg para Ethernet de 10 Mbps;para K= 1023, o tempo de espera cerca de 50 mseg

Exponential backoff:Objetivo: adaptar tentat ivas de retransmisso para carga atual da rede

Carga pesada: espera aleatria ser mais longaPrimeira coliso: escolha K entre {0,1}; espera K x 512 tempos de transmisso de bit

Aps a segunda coliso: escolha K entre {0, 1, 2, 3} - > entre 0 e 22 - 1Aps 10 ou m ais colises, escolha K entre {0, 1, 2, 3, 4,,1023}

5 10BaseT e 100BaseT


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Taxa de 10/ 100 Mbps100 Mbps chamado mais tarde de fast ethernetTsignifica Twisted Pair (par de fios tranados de cobre)Ns se conectam a um hub: t opologia em estrela; 100 m a distncia

mxim a entre os ns e o hub , port anto 200m a distncia mxima entredois ns

5 Hubs


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Hubs so essencialmente repetidores de camada fsica:

Bits que chegam de um enlace se propagam para todos os outros enlacesCom a mesma taxaNo armazenam quadrosNo h CSMA/ CD no hub: adaptadores detectam col isesAlguns hubs podem prover funcionalidades para auxiliar nogerenciamento de rede:

- taxa de coliso

- taxa mx ima, mnima e mdia de transmisso

- etc

5 Gigabit Ethernet


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Usa o formato do quadro do Ethernet padro

- > compatvel com 10BaseT e 100BaseT

No modo comparti lhado, o CSMA/ CD usado

- > exige pequenas distncias ent re os ns para ser eficiente

1 Gbps10 Gbps agora!



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5.5 Ethernet

5.6 Hubs e switches

5.7 PPP

5 Interconexo com hubs


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Hub de backbone interconecta segmentos de LAN Estende a distncia mximaentre os ns

Mas domnios de colisoindividuais tornam- se um nicoe grandedomnio de colisoNo podeinterconectar tecnolog ias distintas 10BaseT e 100BaseT

- o que pode acontecer que interfaces suport em t ecnologiasdistintas

Problema da tranmisso - > domnio de coliso

5 Switch


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Dispositivo de camada de enlaceArmazena e encaminha quadros EthernetExamina o cabealho do quadro e seletivamenteencaminha o

quadro baseado no endereo MAC de destinoQuando um quadro est para ser encaminhado no segmento, usa

CSMA/ CD para acessar o segmento

TransparenteHospedeiros so inconscientes da presena dos switches

Plug- and- play, self- learning (auto- aprendizado)Switches no precisam ser configurados

5 Encaminhamento


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Como determinar para qual segmento da LAN encaminhar oquadro?Parece um problema de roteamento...

5 Self learning (auto- aprendizado)


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Um switch tem um a tabela de switch Ent rada na tabela do switch:

(endereo MAC, interface do switch, marca de tempo)Ent radas expiradas na tabela so decartadas (TTL aprox. de 60 m in)

Switch aprendequais hospedeiros podem ser alcanados atravs de suasinterfacesQuando recebe um quadro, o switch aprende a localizao dotransmissor: segmento da LAN que chegaRegistra o par transmissor/ localizao na tabela

5 Filt ragem/ encaminhamento


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Quando um switch recebe um quadro:

indexa a tabela do switch usando end. MAC de destinoif (entrada for encont rada para o destino) {

encaminha o quadro na interface indicada} elseflood

Encaminha para todas as interfaces,exceto para a que o quadro chegou

5 Switch: exemplo


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Suponha que C envia um quadro para D

Switch recebe o quadro de CAnota na tabela que C est na interface 1Como D no est na tabela, o switch encaminha o quadro para as

interfaces 2 e 3Quadro recebido por D

hub hub hub

switch

A

B CD

E

FG H

I

endereo interface

ABEG

1123

1

2 3

5 Switch: exemplo


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Suponha que D responde com um quadro para C.

Switch recebe quadro de D

Anota na tabela que D est na interface 2Como C est na tabela, o switch encaminha o quadro apenas para a

interface 1Quadro recebido por C

hub hub hub

switch

A

B CD

E

FG H

I

endereo interface

ABEG

C

1123

1

5 A instalao do switch quebra as sub- redes em segmentos de LAN

Switch: isolamento de trfego


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A instalao do switch quebra as sub redes em segmentos de LAN

- O que LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network)e WAN (Wide Area Network)?

Switch filtrapacotes:Alguns quadros do mesmo segmento de LAN no so usualmente

encaminhados para out ros segmento de LANSegmentos se tornam separados em dom nios de colisoSe switch recebe pacote de A para B (mesma rede) no reencaminha

isso aps aprender sua tabela

hub hubhub

switch

domnio de coliso domnio de colisodomnio de coliso

5 Switches: acesso dedicado


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Switch com muitas interfacesHospedeiros tm conexo d ireta ao switch

Sem col ises; full duplex

- Caso prtico: e buffer do swit ch???Switching: A- para- A e B- para- B, simultaneamente, sem colises

5 Mais sobre switches


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Cut- through switching:quadro encaminhado da por ta de entradaat a porta de sada sem ter de primeiro coletar o quadro todoLigeira reduo na latncia

Uso quando no h fila na porta de sadaCombinaes de interfaces distintas - > 10/ 100/ 1000 Mbps

compart ilhadas/ dedicadas.

5 Redes corporat ivas


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5Ambos so dispositivos store- and- forward

Switches vs. roteadores


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pRoteadores: dispositivos de camada de rede (examinam cabealhos

da camada de rede)

Switchesso dispositivos da camada de enlaceRoteadores mantm tabelas de roteamento, implementamalgoritmos de roteamento

switches no escolhem melhor caminhoentre origem e destino - >o que feito por roteadores

Imagine deixar switches aprenderem rotas em redes de grandeporte... - > flooding

Switches mantm tabelas de switch, implementam f ilt ragem,algoritmos de aprendizagem (plug- and- play - > mais simples)

5 Resumo: comparao


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simnosimcutthrough

nosimnoroteamento

timo

simnosimplug & play

simsimnoisolamento detrfego

switchesroteadoreshubs



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5.2 Deteco e correo de erros5.3 Protocolos de mlt iplo acesso


5.5 Ethernet

5.6 Hubs e switches5.7 PPP

5Controle de enlace de dados ponto- a- ponto


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Um transmissor, um receptor, um enlace: mais fcil do que enlacede broadcast:No necessita de endereamento MAC exp lcitoEx.: dial- up link , linha ISDN (Integrated service digit al network)

Protocolos ponto- a- pont o DLC (Data link control) populares:PPP (point - to- point protocol)HDLC: High level data link control

- Como havia muitas camadas antigamente, a camada de enlacecostumava ser considerada camada alta na pi lha deprotocolos!

5 PPP Requisitos de Projeto [RFC 1557]


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Enquadramento de pacote:encapsulamento do datagrama da

camada de rede no quadro da camada de enlaceTransport a dados da camada de rede de qualquer protocolo derede (no apenas o IP) ao mesmo tempoCapacidade de separar os protocolos na recepo

Transparncia de bits:deve transportar qualquer padro de bit no

campo de dadosDeteco de erros(mas no correo)Gerenciamento da conexo:detecta e informa falhas do enlace para

a camada de rede - > caso um dos lados tenha problema...Negociao de endereo da camada de rede:os pontos terminais do

enlace podem aprender e configurar endereos de rede paracomunicao

5 PPP no requisitos


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No h correo nem recuperao de errosNo h cont role de flux oAceita entregas fora de ordemVoltado somente para enlaces ponto- a- pont o

Recuperao de erros, controle de fluxo, reordenao dosdados so todos deixados para as camadas mais altas!

5 PPP formato do quadro


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Flag:delimitador (enquadramento)Endereo: no tem funo (apenas uma opo futura)Controle:no tem funo; no futuro, possvel ter mltiplos campos de

controleProtocolo:indica o protocolo da camada superior ao qual o contedo do

quadro deve ser ent regue (ex.: PPPLCP - PPP Link Cont rol Protocol - , IP, IPCP

- IP Cont rol Prot ocol - etc.)

5 PPP formato dos dados


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info:dados da camada superior sendo transportadosCRC: veri ficao de redundncia cclica para deteco de erros

5 Byte stuf f ing


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Requisito de transparncia de dados: o campo de dados deve poderincluir o padro correspondente ao flag < 01 11 111 0>

P.:Se for recebido o padro < 01 11 11 10 > so dados ou flag?

Transmissor:acrescenta (stuf fs) um byte extra com o padro < 01111101>(escape) antes de cada byte com o padro de flag < 01111110> nos dados

Receptor:Um byte 01111101 seguido de 01111110 em seguida: descarta opr imeiro e continua a recepo de dadosnico byte 01111110: ento um flag

5 Byte stuf f ing


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byte com opadrodo flag nosdados a enviar

byte com o padro de escapeacrescentado nos dados t ransmi tidosseguido por um byte com padro de flag

5PPP DLCP protocolo de controle de dados do PPP


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Antes de comear comunicao os lados devemconfigurar o enlace PPP:

- As ext remidades trocam suas opes de configurao- Usa um quadro PPP encapsulando o LCP (configure- request)- Outro lado responde:

- aceita configuraes- no aceita

- diz que conf iguraes podem ter erros ou so inaceitveis- As opes incluem:

- tamanho do quadro de camada de enlace- protocolo de autenticao que ser utilizado

- defini r se os campos de endereo e cont role dos quadros sero

omitidos

5IPCP Protocolo de Controle IP


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Aps PPP DLCP:

- Se IP for util izado:- IPCP usado para conf igurar os IPs dos part icipantes- Permit e, tambm, conf igurar se datagramas sero compactados

para transmisso

5Resumo sobre PPP


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Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais

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