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Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica1
Redes de ComputadoresRedes de Computadores
Camada Lgica
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Departamento de Engenharia Informtica2 Camada Lgica
Camada Rede - Reviso
Servios da camada de rede Circuitos virtuais Datagramas
Funcionamento de um encaminhador (router) Camada de rede na Internet: o protocolo IP Princpios de encaminhamento: seleco de um caminho Outros aspectos da camada de rede na Internet
DHCP, NAT, ICMP, IPv6 Encaminhamento hierrquico Encaminhamento na Internet
intra domnio inter domnio
Encaminhamento multicast
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Departamento de Engenharia Informtica3 Camada Lgica
Camada Lgica
Introduo e Servios Deteco e correco de erros Protocolos de Acesso Mltiplo Endereamento em LANs Hubs e switches Tecnologias da camada de ligao de dados
Token Ring, PPP Ethernet
Tecnologias da camada de ligao de dados - Virtualizao: ATM MPLS
Objectivos:
Entender os princpios por trs dos servios da camada lgica ou de ligao dados: deteco e correo de erros partilha do canal de difuso: controlo do acesso ao meio endereamento da camada lgica
Instanciao e implementao de diversas tecnologias de camada lgica
Objectivos:
Entender os princpios por trs dos servios da camada lgica ou de ligao dados: deteco e correo de erros partilha do canal de difuso: controlo do acesso ao meio endereamento da camada lgica
Instanciao e implementao de diversas tecnologias de camada lgica
Segue Capitulo 5 do livro de J.F Kurose e K.W. Ross
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Os canais de comunicao que interligam dois ns adjacentes so designados por ligaes ou conexes e podem ser de vrios tipos Cabos elctricos ou pticos ponto
a ponto Canais rdio ponto a ponto Canais partilhados com acesso
mltiplo (LANs)
Os pacotes da camada lgica designam-se por tramas
link
A camada lgica responsvel por transferir os datagramas (nas tramas) entre ns adjacentes atravs do canal (link)
Camada Lgica
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Datagrama transferido por diferentes protocolos da camada lgica em diferentes ligaes: e.g. Ethernet na primeira
ligao, frame relay em ligaes intermdias e 802.11 na ltima ligao
Cada protocolo de camada lgica fornece servios diferentes e.g. pode ou no fornecer
transporte fivel de dados atravs da ligao
Viagem do Tagus a Madrid Autocarro de aluguer: Taguspark
ao aeroporto da Portela Avio: aeroporto da Portela ao
aeroporto de Madrid Comboio: aeroporto de Madrid ao
centro de Madrid turista = datagrama segmento de transporte = canal
de comunicao modalidade de transporte =
protocolo da camada lgica agente de viagens = algoritmo de
encaminhamento
Analogia de transporte
Camada Lgica: Exemplo e Analogia
5: Camada de Enlace 6
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Protocolos da Camada Lgica
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Servios da Camada Lgica
Construo e delimitao de tramas Encapsulamento de datagramas numa trama adicionando
cabealho e terminao Acesso ao canal (meio)
Definio dos procedimentos no caso de meio partilhado Gesto de identificadores de origem e destino - endereos MAC
Diferente do endereo IP, no relevante para PPP
Transmisso fivel entre ns adjacentes Dependendo do tipo de ligao pode ser necessrio usar tcnicas
especficas de transmisso fivel raramente usada em canais com baixas taxas de erro (fibra ptica,
alguns tipos de pares tranados) Canais sem fio: altas taxas de erros
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Servios da Camada Lgica (cont)
Controlo de Fluxo compatibilizar taxas de produo e consumo de tramas entre
emissores e receptores Deteco de Erros
Tratamento de erros causados por rudo e atenuao do sinal no canal de comunicao
Pedido de repetio de tramas Descarte da trama
Correo de Erros mecanismo que permite o receptor localizar e corrigir o(s) erro(s)
sem precisar da retransmisso Servio Half-duplex ou full-duplex
com half duplex, os ns de cada lado podem transmitir, mas no simultaneamente
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Comunicao entre Adaptadores
Lado emissor Encapsula o datagrama numa
trama Adiciona bits de verificao de
erro, transferncia fivel de dados, controlo de fluxo, etc.
Lado receptor verifica erros, transporte fivel,
controlo de fluxo, etc. extrai o datagrama, passa-o para
o n receptor camadas lgica e fsica
trama
n receptor
datagrama
trama
adaptador adaptador
Protocolo da camada lgica
n emissor
Camada de lgica muitas vezes realizada num adaptador autnomo Network Interface Card NIC: Placa Ethernet, carto PCMCI ou 802.11
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Introduo e servios Reviso
Introduo e Servios Deteco e correo de erros Protocolos de Acesso Mltiplo Endereamento em LANs Hubs e switches Tecnologias da camada lgica
Token Ring, PPP Ethernet
Tecnologias da camada lgica - Virtualizao ATM MPLS
Camada Lgica Introduo
Servios da Camada Lgica
Comunicao entre adaptadores
Camada Lgica Introduo
Servios da Camada Lgica
Comunicao entre adaptadores
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Deteco e Correco de Erros
Introduo de bits calculados em funo dos bits de dados redundncia Principais tcnicas:
Paridade (uni- ou multidimensional) Soma de verificao (checksum) Cdigo cclico de verificao (Cyclic Redundancy Code CRC)
Os erros s so detectados se no receptor, os bits redundantes calculados, forem diferentes dos inscritos na trama deteco no 100% perfeita: protocolo pode no identificar alguns erros, mas raro
Canal com rudo
Dados Bits Resundantes Dados Bits Resundantes
Todos os bits nos Dados OK? N - Deteco de erros
SDatagramaDatagrama
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Bit de paridade-Detecta um nmerompar de bits errados-odd parity ou even parity
Paridade bidimensional- dividir d bits em linhas horizontais e verticais- um erro simples pode ser corrigido
Bits de Paridade
Exemplo: paridade imparodd parity
Exemplo paridade par
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CRC - Cyclic Redundancy CodesCdigos de Redundncia Cclica
Mensagem de m bits interpretada como polinmio M(x) de grau < m Polinmio gerador de grau r Clculo do CRC
Dividendo xrM(x) Divisor G(x) (=> r+1 bits) Diviso mdulo 2 produz resto R(x), de grau inferior a r Mensagem transmitida T(x) = xrM(x) + R(x) ...notar que T(x) divisvel por G(x)
Deteco de erros Receptor e emissor conhecem G(x) combinado -priori
Se a mensagem recebida for divisvel por G(x) ento no se detectam erros Caso o resto seja diferente de zero: detectado erro!
Usado amplamente na prtica (ATM, HDLC)
Dados R: CRC bits
d bits r bits
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CRC - Exemplo
1101 G(x) = x3 + x2 + x0
10011010 M(x) = x7 + x4 + x3 + x1
10011010000 x3M(x) = x10 + x7 + x6 + x4
101 R(x) = x2 + 1
10011010101 x3M(x) + R(x) = x10 + x7 + x6 + x4 + x2 + 1
bit mais significativo de G tem de ser 1
1001-1101 = 1001 XOR 1101 = 0100
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CRC Polinmios utilizados
HDLC utiliza um CRC de 16 bits A ARPANET utilizava um CRC de 24 bits no protocolo de ligao
de bit alternado ATM utiliza um CRC de 32 bits em AAL5 Padres internacionais de polinmios G de graus
CRC-8 G(x)= x8 + x2 + x1+ 1 CRC-10 G(x)= x10+ x9 + x5+ x4 +x1 + 1 CRC-12 G(x)= x12+ x11+ x3 + x2 + 1 CRC-CCITT G(x)= x16+ x12+ x5+ 1 CRC-32 G(x)= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1
GCRC-32 = 100000100110000010001110110110111
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CRC Propriedades
Remetente realiza em tempo real por hardware a diviso da sequncia M pelo polinmio G e acrescenta o resto R a M
Mensagem recebida T(x) + E(x), em que E(x) o padro de erros Padro de erros detectado se e s se E(x) no divisvel por G(x) Erros simples so detectados, se G(x) tiver mais do que um termo Nmero mpar de erros so detectados, se G(x) tiver x + 1 como
factor Rajadas de erros de comprimento inferior ou igual a r so
detectadas, se G(x) tiver grau r e incluir o termo 1 Rajadas de erros de comprimento r + 1 s no so detectadas com
probabilidade 1 / 2 r 1, se G(x) tiver grau r e incluir o termo 1
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CRC Realizao
CRC fcil de realizar em hardwarerecorrendo a registos de deslocamento
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Deteco e correo de erros Reviso
Introduo e Servios Deteco e correo de erros Protocolos de Acesso Mltiplo Endereamento em LANs Hubs e switches Tecnologias da camada lgica
Token Ring, PPP Ethernet
Tecnologias da camada lgica - Virtualizao ATM MPLS
Deteco e Correco de Erros
Bits de Paridade
CRC - CyclicRedundancyCodesExemplo
Polinmiosutilizados
Propriedades
Deteco e Correco de Erros
Bits de Paridade
CRC - CyclicRedundancyCodesExemplo
Polinmiosutilizados
Propriedades
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Departamento de Engenharia Informtica19 Camada Lgica
Contexto dos esquemas de acesso mltiploTrs tipos de ligao:
(a) Ponto-a-ponto (um cabo nico)(b) Difuso (cabo ou meio compartilhado; e.g., Ethernet, rdio, etc.)(c) Comutado (e.g. ATM)
Redes Locais com Fios Redes Locais sem FiosTelefonia celularRedes de pacotes com acesso rdio
Comunicaes via satlite
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Departamento de Engenharia Informtica20 Camada Lgica
O problema do Acesso Mltiplo
Objectivos Maximizar o nmero de mensagens transferidas com sucesso por unidade de
tempo (dbito); Minimizar o tempo mdio de espera para obter o acesso ao meio.
Aplicao canal de comunicao de difuso nico interferncia: quando dois ou mais ns transmitem simultaneamente
coliso se um n receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de acesso mltiplo
algoritmo distribudo que determina como os ns compartilham o canal, isto , determina quando um n pode transmitir
comunicao sobre a partilha do canal deve usar o prprio canal! no h canal externo para coordenar a transmisso
Controlo comunicao em meios partilhados por 2 ou + estaes em simultaneo
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Protocolo de Acesso Mltiplo Ideal
Canal de difuso com taxa de R bps1. Quando apenas um n quiser transmitir, pode
transmitir com taxa R.2. Quando M ns quiserem transmitir, cada um poder
transmitir em mdia a uma taxa de R/M3. Completamente descentralizado
nenhum n especial para coordenar as transmisses nenhuma sincronizao de relgios ou slots
4. Simples
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Mtricas de Desempenho no AcessoMltiplo
Dbito normalizado (Normalized throughput ou goodput ) Ritmo utilizado para transferir informao til. Exclui o overhead dos protocolos, colises e retransmisses.
Atraso mdio (Average Delay) Tempo mdio que um pacote tem de esperar antes de ser
transmitido com sucesso (incluindo o tempo de transmisso)
Justia no acesso (Fairness) Todas as estaes tm de ter igual oportunidade de transmisso
num intervalo de tempo finito
Estabilidade (Stability) Num meio muito sobrecarregado, as colises vo originar
retransmisses de pacotes que podem novamente colidir, gerando novas retransmisses (o dbito normalizado diminui drasticamente)
Um mecanismo de acesso ao meio deve controlar estas situaes, garantindo estabilidade mesmo em perodos de carga elevada
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Trs classes gerais:
Partio do Canal Tcnica de atribuio fixa de recursos, por exemplo, TDMA, FDMA, CDMA.
divide o canal em pequenos pedaos (slots de tempo, frequncia, cdigo) aloca pedao a um dado n para uso exclusivo deste para enviar e receber pacotes
Tcnica de acesso centralizado, em que um moderador central interroga cada estao participante cerca da inteno de transmitir.
Acesso Aleatrio Canal no dividido, podem ocorrer colises Recuperao das colises Tcnica de acesso distribuido: todas as estaes tm funes idnticas no
processo de comunicao Testemunho
Ns se alternam passando testemunho Ns com mais dados a transmitir podem demorar mais quando chegar a sua vez
Taxonomia dos Protocolos de Acesso Mltiplo
Problemas Quando existem vrios emissores espera de vez, qual o prximo a transmitir ? Como se evitam as colises (transmisso simultnea) ?
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TDMA: mltiplo acesso com diviso de tempo (Time DivisionMultiple Access)
acesso ao canal em turnos" cada estao recebe um comprimento
fixo de slot (comprimento = tempo de tx do pacote) em cada turno
slots no usados permanecem ociosos
E.g. LAN com 4 estaes: slots 1 e 4 com pacotes, slots 2 e 3 ociosos
frequ
ncia
tempo
frame slot
Protocolos MAC de Partio do Canal: TDMA e FDMA na Comutao de Pacotes
FDMA: mltiplo acesso com diviso de frequncia (FrequencyDivision Multiple Access)
espectro do canal dividido em bandas de frequncia
a cada estao atribuda uma banda fixa de frequncia
tempo de transmisso no usado nas bandas permanecem ociosos
examplo: LAN com 4 estaes, bandas 1 e 4 com pcte, 2 e 3 ociosas
Banda
sde
frequ
ncias
tempo
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Protocolos MAC de Partio do Canal:
CDMA Code Division Multiple Access
Mltiplo Acesso por Diviso por Cdigo explora esquema de codificao de espectro espalhado
DS (Direct Sequence) ou FH (Frequency Hopping) mais usado em canais de radio difuso (celular, satlite, etc) protege utilizadores de interferncia (usado desde a Segunda Guerra Mundial) protege utilizadores do multipath fading em rdio
Cdigo nico associado a cada canal partio do conjunto de cdigos todos utilizadores partilham a mesma frequncia, mas cada canal tem sua prpria
sequncia de chipping (i.e., cdigo) sequncia de chipping funciona como mscara: usado para codificar o sinal sinal codificado = (sinal original) X (sequncia de chipping)
Descodificao: produto interno do sinal codificado e a sequncia de chipping sequncias de chipping mutuamente ortogonais entre si (produto interno = 0) permite a coexistncia de mltiplos utilizadores e suas transmisses simultneas
com um mnimo de interferncia (se os cdigos deles forem ortogonais)
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CDMA
Codificao/Decodificao Interferncia entre dois emissores
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Protocolos de Acesso Aleatrio ou Distribuido
Quando n tem um pacote para transmitir transmite na taxa mxima R nenhuma coordenao -priori entre os ns dois ou mais ns a transmitir coliso
O protocolo MAC de acesso aleatrio especifica: como detectar colises como recuperar destas (e.g. atravs de retransmisses retardadas)
estao emissora espera um tempo aleatrio antes de enviar novamente a info cada n envolvido numa coliso escolhe um atraso aleatrio independente
Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatrio: ALOHA, S-ALOHA CSMA, CSMA/CA, CSMA/CD
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Departamento de Engenharia Informtica28 Camada Lgica
Acesso mltiplo: ALOHA puro- Sem Sincronizao, Descentralizado
ALOHA puro (sem slots): mtodo mais simples acesso ao meio partilhado Os instantes de transmisso so arbitrrios Ao chegar uma trama ao n, transmite imediatamente
Em caso de coliso, retransmite imediatamente c/ probabilidade p ou espera Aps espera, transmite c/ probabilidade p, ou espera (em idle) com prob 1-p Probabilidade de coliso (origina perda dos pacotes que colidem) grande
at em situaes que afectem apenas o ltimo bit de um pacote e o 1 do outro
Perodo de vulnerabilidade t0 1: Incio da transmisso de tramat0: Coliso com o incio da trama It0 + 1: Coliso com o fim da trama
trama enviada em t0 colide com outras tramas enviadas em [t0-1,t0+1]
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Anlise simples de Desempenho
Criao de tramas novas de acordo com processo de Poisson com mdia S tramas / tempo de trama;
Modelo de populao infinita de utilizadores; com 0 < S < 1 se S > 1 a taxa de criao de tramas seria superior taxa que o canal poderia escoar
Tentativas de transmisso (incluindo retransmisses) processo de Poisson, com mdia G tramas / Tempo de transmisso de uma trama
Perodo vulnervel: 2 x Tempo de transmisso de uma trama Dbito normalizado
S = G . P0 com S=throughput; G=tentativas de transmisso; P0 = probabilidade de no haver coliso
Probabilidade de serem geradas k tramas durante o perodo vulnervel (Poisson com parmetro 2G): Prob [k] = (2G)k e-2G / k!
Tem-se: P0 = e-2G , S = G e-2G , Smax = 1/(2e) quando G=
Hipteses (simplificativas) ALOHA puro
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Eficincia do ALOHA puro
N = nmero de ns que partilham canal
P(sucesso por um dado n) = P(n transmita) . P(nenhum outro n transmita em [t0-1,t0] .P(nenhum outro n transmita em [t0,t0+1]
= p . (1-p)N-1 . (1-p)N-1
= p . (1-p)2(N-1)
escolhendo o valor ptimo de p e deixando N -> infinito ...
= 1/(2e) = 0,18 (18%)
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Acesso Mltiplo: ALOHA Sincronizado
Objectivo: aumentar a eficincia da rede relativamente ao esquema ALOHA puro
Estratgia: Reduzir o perodo de vulnerabilidade Mtodo
Dividir o tempo em slots de dimenso T todos os slots do mesmo tamanho - tempo para transmitir 1 trama (T= L bits / R bps)
Quando uma estao pretende enviar uma trama espera pelo prximo slot estao comea a transmitir tramas apenas no incio dos slots
Pressupostos de implementao Sincronizao entre as estaes
existe uma estao que emite um sinal de relgio Mais de 1 estao transmite num slot => todas as estaes detectam a coliso
s h colises para tramas que sejam transmitidas no mesmo slot estao retransmite trama em cada slot posterior com probabilidade p at ter sucesso
S-ALOHA ou Synchronized ALOHA
Perodo de vulnerabilidade
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Anlise simples de Desempenho
Tal como anteriormente, gerao de tramas novas S com um processo de Poisson e modelo de populao infinita de estaes
Agora tem-se um perodo vulnervel igual a Tempo de trama Dbito normalizado:
S = G . P0 com S=throughput; G=tentativas de transmisso (incluindoretransmisses); P0 = probabilidade de no haver coliso;
Probabilidade de serem geradas k tramas durante o perodo vulnervel: Prob [k] = (G)k e-G / k! (considerando um intervalo equivalente a
Tempo_de_trama) Portanto P0 = e
-G , S=Ge-G , Smax =1/e quando G = 1
Hipteses (simplificativas): S-ALOHA
Melhor caso (quando G = 1): canal usadopara transmisses teis em 37% do tempo!
37% so sucessos (=1/e) 37% dos slots esto livres e 26% colises.
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Departamento de Engenharia Informtica33 Camada Lgica
Assuma N ns com muitas tramas para enviar, cada um transmite num slot com probabilidade p
prob que n 1 tenha sucesso em um slot = p(1-p)N-1
prob que qualquer n tenha sucesso = Np(1-p)N-1
Para eficincia mx com N ns, encontrar p* que maximiza Np(1-p)N-1
Para muitos ns, fazendo limite de Np*(1-p*)N-1
quando N tende a infinito, d 1/e = 0,37
Eficincia a fraco de longo prazo de slots com sucesso quando h muitas estaes, cada uma com muitas tramas para transmitir
Eficincia do S-ALOHA
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Departamento de Engenharia Informtica34 Camada Lgica
Vantagens nico n activo pode transmitir
continuamente na taxa mxima do canal
descentralizado: apenas slots nos ns precisam estar sincronizados
simples
Desvantagens colises, slots desperdiados slots ociosos ns podem ser capazes de
detectar colises num tempo inferior ao da transmisso do pacote
sincronizao dos relgios
Acesso Mltiplo: ALOHA SincronizadoC Collision slotE Empty slotS Success slot
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ALOHA Puro e Sincronizado
Resumo de operaes
Comparao
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Departamento de Engenharia Informtica36 Camada Lgica
A caracterstica bsica introduzida no esquema CSMA consiste na deteco de portadora (Carrier Sense) estao detecta actividade no canal, para transmisso e entra em Collision Detection
Factor importante porqu ento as colises? o tempo de propagao tempo que uma mensagem demora a ser detectada na estao mais remota
CSMA: escuta canal antes de transmitir Se o canal estiver livre (idle): transmite toda a trama Se o canal estiver ocupado, adia a transmisso por um tempo aleatrio
Variantes bsicas (para efeitos de incio de transmisso): Anlise do estado do meio
No persistente: amostra o meio de transmisso em intervalos de tempo aleatrios Persistente: est continuamente a amostrar o meio
Minimizao de colises e controlo da estabilidade do sistena(especialmente importante para o esquema persistente) Algoritmo Binary Exponential Backoff
Acesso Mltiplo CSMA
CSMA Carrier Sense Multiple Access
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Departamento de Engenharia Informtica37 Camada Lgica
Mas no CSMA, colises podem ainda ocorrer Distncia e atraso de propagao
2 ns podem no ouvir a transmisso do outro Coliso: todo o tempo de transmisso desperdiado
CSMA/CA: Collision Avoidance A estao s transmite quando recebe a confirmao (pacote CTS) da recepo
correcta do pacote RTS; depois disso transmite os dados Esquema normalizado: IEEE 802.11
Tratamento de Colises
CSMA/CD: deteco da portadora, adia a transmisso como no CSMA. Transmite sempre, detecta colises e tem mecanismos para as resolver
Esquema usado na Ethernet: IEEE 802.3 As colises so detectadas em pouco tempo Transmisses que sofreram colises so abortadas;
reduz o desperdcio do canal
Collision
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Departamento de Engenharia Informtica38 Camada Lgica
Desempenho CSMA
Um modelo simplificado para a anlise de desempenho (idntico a um dos modelos anteriores no contexto de ALOHA sincronizado): assume-se que k estaes esto sempre prontas para transmitir, num
dado slot de durao 2, com probabilidade p (em vez de se considerarbinary exponential backoff, para simplificar)
==> probabilidade, A, de que uma estao capture o canal:A = k p (1-p)k-1
O valor de A mximo quando p = 1/k e vale A=1/e quando k ==> probabilidade de que um intervalo de conteno tenhaexactamente j slots: A(1-A)j-1
==> nmero mdio de slots por cada perodo de conteno : 1/A ==> Utilizao do canal:
U = (F/B) / (F/B + 2/A) onde F = tamanho das tramas e B = capacidade do canal
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Departamento de Engenharia Informtica39 Camada Lgica
Comparao de desempenhoALOHA e variantes CSMA
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Departamento de Engenharia Informtica40 Camada Lgica
Protocolos de atribuio dinmica vs. acesso aleatrio vs partio de canais
Protocolos MAC de partio do canal partilha o canal de forma eficiente e de forma justa em altas cargas Ineficiente em cargas baixas: atraso no canal de acesso, alocao de 1/N da
largura de banda mesmo com apenas 1 n activo!
Protocolos MAC de acesso aleatrio eficiente em baixas cargas: um nico n pode utilizar completamente o canal Altas cargas: overhead com colises requerem controlo contra comportamentos instveis
Protocolos MAC de atribuio dinmica Procuram oferecer o melhor dos dois mundos! permitem uma melhor utilizao do canal (principalmente em perodos de carga
elevada) requerem gesto do testemunho (o que leva atrasos maiores em cargas baixas)
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Departamento de Engenharia Informtica41 Camada Lgica
Acesso Mltiplo: Protocolos de Atribuio Dinmica
Polling N mestre convida ns escravos a transmitir em vez Preocupaes
Overhead com as consultas (polling) , Latncia , Ponto nico de falha (mestre)
Passagem de testemunho (Token Passing e.g. Protocolo Token Ring) N detm o testemunho (ou token, ou permisso) => tem acesso exclusivo ao canal
pode transmitir um nmero mximo, pr-acordado, de tramas ou ento deter o testemunho durante um intervalo mximo pr-acordado.
Mensagem de passagem do testemunho depois de usar o canal, n tem de passar o testemunho ao
prximo n de forma sequencial (i.e. repor o testemunho no anel) Preocupaes
Overhead com a passagem do testemunho Latncia Ponto nico de falha (testemunho)
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Departamento de Engenharia Informtica42 Camada Lgica
Protocolos de Acesso Mltiplo Reviso
Introduo e Servios Deteco e correo de erros Protocolos de Acesso Mltiplo Endereamento em LANs Hubs e switches Tecnologias da camada lgica
Ethernet PPP
Tecnologias da camada lgicaVirtualizao ATM MPLS
Particionamento do canal por tempo, frequncia ou cdigo
Particionamento Aleatrio (dinmico):
ALOHA, S-ALOHA
CSMA, CSMA/CD Escutar a portadora: fcil
em algumas tecnologias (com fios), difceis em outras (sem fios)
CSMA/CD usado na Ethernet
CSMA/CA usado no 802.11
Atribuio Dinmica Consultas (polling) a partir de um ponto central
Passagem de testemunho
Particionamento do canal por tempo, frequncia ou cdigo
Particionamento Aleatrio (dinmico):
ALOHA, S-ALOHA
CSMA, CSMA/CD Escutar a portadora: fcil
em algumas tecnologias (com fios), difceis em outras (sem fios)
CSMA/CD usado na Ethernet
CSMA/CA usado no 802.11
Atribuio Dinmica Consultas (polling) a partir de um ponto central
Passagem de testemunho
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Departamento de Engenharia Informtica43 Camada Lgica
Endereos LAN
Endereo de Difuso = FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fios)
Cada adaptador na LAN possui um endereo LAN nico
Endereo IP de 32 bits Endereo camada de rede Leva o datagrama subrede IP de destino Endereo IP hierrquico NO porttil (requer
Mobilidade IP) depende da subrede IP qual o n est ligado
Endereo MAC (ou LAN, ou fsico, ou Ethernet) Usado para levar o datagrama de uma
interface at outra interface ligada fisicamente (da mesma rede)
Endereo MAC de 48 bits (maioria das redes)queimado (burned) na ROM do adaptador. nico.
Alocao de endereos MAC gerida pelo IEEEum fabricante compra uma parte do espao de endereos blocos de 224 (para garantir unicidade)
Endereo MAC sem estrutura (flat) => portatilPode-se mover um carto LAN entre LANs
No o n que tem um endereo MAC o adaptador!
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica44 Camada Lgica
Cada interface num n IP (Host ou Router) de 1 LAN possui Tabela ARP
Faz o mapeamento de endereos IP/MAC para alguns ns da LAN
< endereo IP; endereo MAC; TTL>
TTL: tempo para o mapeamento de endereos ser esquecido (valor tpico 20min)
Expedio de tramasUsando o ARP: Address Resolution Protocol
223.1.3.0/24
MAC destino MAC origem
A consulta uma tabela ARP para fazer a traduo (Endereo IP, Endereo MAC) A encapsula o datagrama em trama MAC
5C-66-AB-90-75-B1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.1.1
1A-23-F9-CD-06-9B
E6-E9-00-17-BB-4B
A
B
ARP [RFC 826]
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica45 Camada Lgica
A deseja enviar datagrama para B, endereo MAC de B no est na tabela ARP A difunde uma trama ARP de interrogao que contm o endereo IP de B
Endereo MAC destino = FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as interfaces na LAN recebem a consulta do ARP
B reconhece o seu endereo IP na trama ARP de interrogao e responde a A com uma trama ARP de resposta que contem o seu endereo MAC,
enviada para o endereo MAC (unicast) de A B fica a saber o par (Endereo IP de A, Endereo MAC de A)
A recebe a trama ARP de resposta e guarda na tabela ARP em memria (cache) o par (Endereo IP de B, Endereo MAC de B) at que a informao fique antiquada (expire) os pares (Endereo IP, Endereo MAC) so datados soft state: informao que expira descartada a menos que seja renovada
ARP: Address Resolution Protocol(Protocolo de Resoluo de Endereos)
Como obter o endereo MAC de B a partir do endereo IP de B?
ARP plug-and-play: ns criam suas tabelas ARP sem a interveno de administrador da rede
ARP apenas traduz end.IP/ MAC na mesma subrede (enquanto DNS traduz nomes/end.IP na internet
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica46 Camada Lgica
passo a passo: envio de datagrama de A para B via Rassuma que A conhece o endereo IP de B
duas tabelas ARP no router R, uma para cada rede IP (LAN)
A
RB
Encaminhamento de um pacote para uma LAN diferente
A cria datagrama com origem A, destino B A usa tabela de encaminhamento para obter interface de saida (e IP) para o router R A usa ARP para obter o endereo MAC de R para 111.111.111.110 A cria trama da camada lgica com o endereo MAC de R como destino
trama contm datagrama IP de A para B
O adaptador de A envia a trama O adaptador de R recebe a trama R remove o datagrama IP da trama Ethernet, verifica que destinado para B R usa ARP para obter o endereo MAC de B R cria trama contendo datagrama IP de A para B e envia este para B
A cria datagrama com origem A, destino B A usa tabela de encaminhamento para obter interface de saida (e IP) para o router R A usa ARP para obter o endereo MAC de R para 111.111.111.110 A cria trama da camada lgica com o endereo MAC de R como destino
trama contm datagrama IP de A para B
O adaptador de A envia a trama O adaptador de R recebe a trama R remove o datagrama IP da trama Ethernet, verifica que destinado para B R usa ARP para obter o endereo MAC de B R cria trama contendo datagrama IP de A para B e envia este para B
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica47 Camada Lgica
Diagrama Temporal
223.1.3.0/24
5C-66-AB-90-75-B1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.1.1
1A-23-F9-CD-06-9B
E6-E9-00-17-BB-4B
A
B
R
E
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011
Departamento de Engenharia Informtica48 Camada Lgica
Endereamento em LANs
Introduo e Servios Deteco e correo de erros Protocolos de Acesso Mltiplo Endereamento em LANs Hubs e switches Tecnologias da camada lgica
Token Ring, PPP Ethernet
Tecnologias da camada lgicaVirtualizao ATM MPLS
Endereos LAN
Expedio de tramas
ARP: AddressResolution Protocol
Encaminhamento de um pacote para uma LAN diferente
Endereos LAN
Expedio de tramas
ARP: AddressResolution Protocol
Encaminhamento de um pacote para uma LAN diferente