Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 1

Arquitetura de Redes de Arquitetura de Redes de ComputadoresComputadores

Luiz Paulo MaiaLuiz Paulo Maia

Arquitetura de Redes LocaisArquitetura de Redes Locais

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 2

Controle de acesso ao meio

(a) (b)

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 3

Protocolos de controle de acesso ao meio

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 4

Protocolo FDMA

Faixa 1

Tempo

Faixa 2

Faixa 3

Faixa N

::

Fre

qüên

cia

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 5

Protocolo TDMA

Slo

t 1

Tempo

: :

Fre

qüên

cia

Slo

t 2

Slo

t 3

Slo

t 4

Quadro

Slo

t 1

Slo

t 2

Slo

t 3

Slo

t 4

Quadro

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 6

Protocolo CDMA

Sin

al 1

Tempo

: :

Fre

qüên

cia

Sin

al 2

Sin

al 3

Sin

al 2

Sin

al 3

Sin

al 1

Sin

al 2

Sin

al 1

Sin

al 3

Sin

al 1

Sin

al 2

Sin

al 3

Sin

al 2

Sin

al 3

Sin

al 1

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 7

Protocolo ALOHA puro

Montaquadro

Transmitequadro

Colisão?

EsperaSim

Não Quadroenviado

Terminou?

Não

Sim

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 8

Exemplo do protocolo ALOHA puro

QA1

T0 T1 T2

Estação A

QB1

QC1

QA2

Estação B

Estação C

QB1

QA2

QC1

T3 T4 T5 T6

Colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 9

Protocolo slotted ALOHA

Verificaslot

Transmitequadro

Colisão?

EsperaSim

Não Quadroenviado

Terminou?

Não

Sim

Montaquadro

Inícioslot?

Não

Sim

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 10

Exemplo do protocolo slotted ALOHA

QA1

T0 T1 T2

Estação A

QB1

QC1

QA2

Estação B

Estação C

QB2

QA2

QC1

T3 T4 T5 T6 T7 T8

Slot Colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 11

Protocolo p-CSMA

Montaquadro

Meiolivre?

Verificameio

Transmitequadro

Colisão?

Espera

Sim

Sim

Não

Não Quadroenviado

Terminou?

Não

Sim

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 12

Protocolo np-CSMA

Montaquadro

Meiolivre?

Verificameio

Transmitequadro

Colisão?

Espera

Sim

Sim

Não

Não Quadroenviado

Terminou?

Não

SimEspera

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 13

Protocolo CSMA/CD

Montaquadro

Meiolivre?

Verificameio

Transmitequadro

Terminou?

Espera

Sim

Sim

Não Não

Quadroenviado

ColisãoNão Sim

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 14

Protocolos CSMA e CSMA/CD

(a)

(b)

T0 T1 T2

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 15

Problema da estação escondida

X Y Z

Dados Dados

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 16

Problema da estação exposta

X Y Z

Dados

W

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 17

Protocolo CSMA/CA com RTS e CTS

X Y

RTS

X Y

CTS

(a)

(b)

Z

Z

X Y

Dados(c)

Z

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 18

Protocolo baseado em polling

Master

N

Dados paratransmitir?

ZYXW

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 19

Protocolo baseado em token X

T

Y

Z

W

X

T

Y

Z

W

Q

Q

X

T

Y

Z

W

Q

Q

T

Y

Z

W

X

(a) (b)

(c) (d)

Q

Tokenlivre

Tokenocupado

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 20

Modelo IEEE 802

Física

Enlace802.2

802.

3E

ther

net

802.

11W

LAN

802.

15W

PA

N

802.

16W

MA

N

802.

5T

oken

rin

g

802.

4T

oken

bus

Camada de rede

Meio de transmissão

LLC

MAC

PHY

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 21

Encapsulamento no modelo IEEE 802

CRCab.LLC

CACT Dado

PDU LLC

CR CACT Dado

PDU de rede

CACT Dado

PDU de transporte

CA Dado

PDU de aplicação

Dado Usuário

Aplicação

Transporte

Rede

LLC

CRCab.LLC

CACT Dado

PDU MAC

MACCab.MAC

Camadade

enlace

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 22

PDU LLC

DSAP SSAP PDU de rede

Variável

Controle

1 1 1 ou 2

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 23

Quadros Ethernet

Endereçodestino

Preâmbulo TamIQ

7 61

Endereçoorigem

Dados Checksum

6 2 4

Endereçodestino

Preâmbulo Tipo

8 6

Endereçoorigem

Dados Checksum

6 2 46-1500 4

46-1500

(a)

(b)

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 24

Endereçamento Ethernet

W X Y Z

X Z

X Z

X Z

X Z

X Z

X Z

X Z

(a)

(b)

(c)

W X Y Z

W X Y Z

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 25

Protocolo CSMA/CD

Montaquadro

Meiolivre?

Verificameio

Transmitequadro

Terminou?

Esperabackoff

Sim

Sim

Não

Não Quadroenviado

Colisão?

Não

Sim

Aguardagap

Enviajam

Muitascolisões?

Calculabackoff

Não

Quadrodescartado

Sim

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 26

Tamanho mínimo do quadro Ethernet

X Y

(a)

X Y

(b)

X Y

(c)

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 27

Camada física do Ethernet 10 Mbps

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 28

Topologia para 10BASE5 e 10BASE2

Estação Estação Estação Estação

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 29

Topologia para 10BASE-T

Estação Estação Estação

Hub ou switch

Estação

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 30

Camada física do Fast Ethernet

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 31

Camada física do Gigabit Ethernet

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 32

Quadro Ethernet com complemento

Endereçodestino

Tipo/Tam

Endereçoorigem

Dados Checksum Complemento

64 bytes

512 bytes

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 33

Camada física do 10 Gigabit Ethernet

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 34

Repetidores e hubs

Transporte

Rede

Enlace

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Enlace

Física

Aplicação

RepetidorHub

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 35

Repetidores em redes Ethernet

W X

Y

Z

Repetidor Repetidor

Segmento A

Segmento B

Segmento C

Domíniode colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 36

Hub Ethernet

X Y

Hub

Domíniode colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 37

Topologia em árvore utilizando hubs

W X

Hub A

Y

Hub B

Z

Hub C

Hub Central

Domíniode colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 38

Pontes e switches

PonteSwitch

Transporte

Rede

Enlace

Física

Aplicação

Transporte

Rede

Enlace

Física

Aplicação

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 39

Pontes Ethernet

W X

Y

Segmento A

Segmento B

Ponte

Domíniode colisão

Domíniode colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 40

Switch Ethernet

W X Y

Switch

ZDomínio

de colisãoDomínio

de colisãoDomínio

de colisãoDomínio

de colisão

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 41

Configuração com switch e hubs

Domíniode colisão

Domíniode colisão

W X

Hub A Hub B

Y Z

Hub C

Switch

Domíniode colisão

Servidor

Domíniode colisão

Domínio debroadcast

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 42

Tipos de redes sem fio

WWAN

WMAN

WLAN

WPAN

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 43

Tipos de BSS

AP

Infra-estruturada Ad hoc

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 44

BSS, ESS e DS

AP

BSS

AP

Sistema de distribuíção(DS)

BSS

ESS

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 45

Camada Física do IEEE 802.11

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 46

Modelo de camadas do IEEE 802.11

Camada física

DCF

PCF

Logical Link Control (LLC)

MAC

Camadade enlace

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 47

Coexistência entre PCF e DCF

PCF

CFP

DCFB PCF DCFB

CP CFP CP

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 48

Seqüência RTS-CTS-Dados-ACK

RTS Dados

CTS ACK

Transmissor

Receptor

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 49

Controle de acesso virtual (NAV)

RTS

Acesso adiado

Dados

CTS ACK

Transmissor

Receptor

NAV RTSOutrasestações

NAV CTS

NAV Dados

Tempo

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 50

Espaço entre quadros (IFS)

RTS Dados

CTS ACK

Transmissor

Receptor

NAVOutrasestações

Tempo

DIFS

SIFS

SIFS

SIFS

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 51

Transmissão utilizando fragmentação

NAV RTSOutrasestações

NAV CTS

NAV Frag. 0

Tempo

RTS Frag. 0

CTS ACK0

Transmissor

Receptor

DIFS

SIFS

SIFS

SIFS

Frag. 1

ACK1

SIFS

SIFS

Frag. 2

ACK2

SIFS

SIFS

NAV ACK0

NAV Frag. 1

NAV ACK1

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 52

Quadro 802.11

Endereço 1CQ CS

2 6

Endereço 2 Dados FCS

6 2 0-2312 4

D/ID

2

Endereço 3

6

Endereço 4

6

Arq

uit

etu

ra d

e R

edes

de C

om

puta

dore

s –

Luiz

Paulo

Maia

Arquitetura de Redes Locais 53

Campo CQ (controle do quadro)

SubtipoVerTD

2 4 1

Tipo

2

FD

1

MF

1

RB

1

PM

1

MD

1

WB

1

OB

1