5-1 Capitulo 5 Camada de Enlace e LANs Computer Networking: A Top Down Approach 5 th edition. Jim...
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5-1
Capitulo 5Camada de Enlace e LANs
Computer Networking A Top Down Approach 5th edition Jim Kurose Keith RossAddison-Wesley April 2009
Magnos Martinello
Universidade Federal do Espiacuterito Santo - UFES
Departamento de Informaacutetica - DILaboratoacuterio de Pesquisas em
Redes Multimidia - LPRM
5 DataLink Layer 5-2
Introduccedilatildeo Terminologia hosts e routers satildeo nodos Canais de comunicaccedilatildeo que
conectam nodos adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces Enlaces cabeados (wired) Enlaces sem fio (wireless) LANs
Pacote nesta camada eacute um quadro (frame)
5 DataLink Layer 5-3
Endereccedilamento
Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de
destino
Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para
outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)
Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por
software
5 DataLink Layer 5-4
Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address
Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adapter
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(wired orwireless)
5 DataLink Layer 5-5
Endereccedilos de LAN
A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal
Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC
Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-2
Introduccedilatildeo Terminologia hosts e routers satildeo nodos Canais de comunicaccedilatildeo que
conectam nodos adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces Enlaces cabeados (wired) Enlaces sem fio (wireless) LANs
Pacote nesta camada eacute um quadro (frame)
5 DataLink Layer 5-3
Endereccedilamento
Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de
destino
Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para
outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)
Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por
software
5 DataLink Layer 5-4
Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address
Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adapter
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(wired orwireless)
5 DataLink Layer 5-5
Endereccedilos de LAN
A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal
Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC
Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-3
Endereccedilamento
Endereccedilos IP satildeo de 32-bits Endereccedilos da camada de rede Usados para levar o datagrama ateacute a rede de
destino
Endereccedilo MAC (ou LAN ou Ethernet) funccedilatildeo levar o quadro de uma interface para
outra interface fisicamente-conectada (mesma rede)
Endereccedilos MAC tem 48 bits bull Gravada na NIC ROM tambeacutem configuraacutevel por
software
5 DataLink Layer 5-4
Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address
Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adapter
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(wired orwireless)
5 DataLink Layer 5-5
Endereccedilos de LAN
A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal
Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC
Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
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A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-4
Endereccedilos de LAN Each adapter on LAN has unique LAN address
Broadcast address =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adapter
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(wired orwireless)
5 DataLink Layer 5-5
Endereccedilos de LAN
A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal
Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC
Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
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E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
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A74-29-9C-E8-FF-55
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88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-5
Endereccedilos de LAN
A alocaccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pelo IEEE O fabricante compra porccedilotildees do espaccedilo de endereccedilo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia (a) endereccedilo MAC semelhante ao nuacutemero do RG (b) endereccedilo IP semelhante a um endereccedilo postal
Endereccedilamento MAC eacute ldquoflatrdquo =gt portabilidade Eacute possiacutevel mover uma placa de LAN de uma rede para outra sem
reconfiguraccedilatildeo de endereccedilo MAC
Endereccedilamento IP ldquohieraacuterquicordquo =gt NAtildeO portaacutevel Depende da rede na qual se estaacute ligado
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Each IP node (host router) on LAN has ARP table
ARP table IPMAC address mappings for some LAN nodes
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) time after which address mapping will be forgotten (typically 20 min)
Questatildeo como determinaro endereccedilo MAC de Bsabendo o endereccedilo IP de B
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
137196723
137196778
137196714
137196788
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-7
Protocolo ARP Mesma LAN
A wants to send datagram to B and Brsquos MAC address not in Arsquos ARP table
A broadcasts ARP query packet containing Bs IP address dest MAC address =
FF-FF-FF-FF-FF-FF all machines on LAN
receive ARP query B receives ARP packet
replies to A with its (Bs) MAC address frame sent to Arsquos MAC
address (unicast)
A caches (saves) IP-to-MAC address pair in its ARP table until information becomes old (times out) soft state information
that times out (goes away) unless refreshed
ARP is ldquoplug-and-playrdquo nodes create their
ARP tables without intervention from net administrator
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-8
Roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
walkthrough send datagram from A to B via R assume A knows Brsquos IP address
two ARP tables in router R one for each IP network (LAN)
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-9
A creates IP datagram with source A destination B A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110 A creates link-layer frame with Rs MAC address as dest
frame contains A-to-B IP datagram Arsquos NIC sends frame Rrsquos NIC receives frame R removes IP datagram from Ethernet frame sees its
destined to B R uses ARP to get Brsquos MAC address R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to
B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-10
Tecnologia de rede local ldquodominanterdquo Barato R$20 por 100 Mbps Primeira tecnologia de LAN largamente usada Mais simples e mais barata que LANs com token e ATM Velocidade crescente 10 Mbps ndash 10 Gbps
esboccedilo da Ethernetpor Bob Metcalf
Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-11
Topologia de bus popular em meados dos anos 90 Agora a topologia em estrela prevalece Opccedilotildees de conexatildeo hub ou switch (mais adiante)
Ethernet 8023
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-12
Adaptador do transmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Preacircmbulo bull 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte com padratildeo 10101011bull usado para sincronizar o reloacutegio do transmissor e do receptor
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-13
Endereccedilos 6 bytes Se o adaptador recebe um quadro com endereccedilo de destino coincidente ou com endereccedilo de broadcast (ex pacote ARP) ele passa o dado no quadro para o protocolo da camada de rede
Tipo indica o protocolo da camada superior geralmente eacute o protocolo IP mas outros podem ser suportados tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC verificado no receptor se um erro eacute detectado o quadro eacute simplesmente descartado
Estrutura do Quadro Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-14
Sem conexatildeo natildeo ocorre conexatildeo entre o adaptador transmissor e o receptor
Natildeo confiaacutevel adaptador receptor natildeo envia ACKs ou NACKs para o adaptador transmissor O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixar lacunas Lacunas seratildeo preenchidas se a aplicaccedilatildeo estiver usando TCP Caso contraacuterio a aplicaccedilatildeo veraacute as lacunas
Serviccedilo natildeo confiaacutevel e sem conexatildeo
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-15
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-16
1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro
2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite
3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida
4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal
5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2
Algoritmo CSMACD da Ethernet
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-17
Taxa de 10100 Mbps chamado mais tarde de ldquofast ethernetrdquo T significa ldquoTwisted Pairrdquo (par de fios tranccedilados de cobre) Noacutes se conectam a um hub ldquotopologia em estrelardquo 100 m eacute a
distacircncia maacutexima entre os noacutes e o hub
10BaseT e 100BaseT
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-18
HubsEssencialmente repetidores da camada fiacutesica
bits coming in one link go out all other links at same rate
all nodes connected to hub can collide with one another
no frame buffering
twisted pair
hub
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-19
Interconectando com hubs Backbone hub interconnects LAN segments Extends max distance between nodes But individual segment collision domains become
one large collision domain
hub hubhub
hub
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-20
Comutador (Switch) Dispositivo da camada de enlace
Armazena e encaminha (store forward) Ethernet frames
Examina o endereccedilo do quadro MAC que chega seletivamente encaminha o quadro para um ou mais interfaces de saiacuteda
Quando o quadro eacute para ser encaminhado para um segmento de rede usa o protocolo CSMACD
transparente hosts natildeo estatildeo cientes da presenccedila de
comutadores switches plug-and-play self-learning
switches natildeo precisam ser configurados
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-21
Switch Table
Q Como que o switch sabe que Arsquo alcanccedilaacutevel pela interface 4 Brsquo alcanccedilaacutevel via interface 5
R cada switch tem uma tabela de comutaccedilatildeo e cada entrada da tabela eacute (MAC address of host
interface to reach host time stamp)
Q como satildeo as entradas criadas e mantidas na tabela
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
switch com seis interfaces(123456)
1 23
45
6
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-22
Switch auto-didata
switch learns which hosts can be reached through which interfaces when frame received
switch ldquolearnsrdquo location of sender incoming LAN segment
records senderlocation pair in switch table
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 Camada de Enlace e LANs 5-23
Quando um switch recebe um quadro
registra a interface associada com o host emissorindexa a tabela do switch usando end MAC de destinoif entrada for encontrada para o destino
then if dest no segmento deste quadro chegou
then descarta o quadro else encaminha o quadro na interface indicada else flood
Encaminha para todas as interfacesexceto para aquela em que o quadro chegou
Switch frame filteringforwarding
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-24
Self-learning forwarding example
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
MAC addr interface TTL
Switch table (initially empty)
A 1 60
A ArsquoA ArsquoA ArsquoA ArsquoA Arsquo
frame destination unknown flood
Arsquo A
destination A location known
Arsquo 4 60
selective send
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-25
Interconnecting switches
switches can be connected together
A
B
Q sending from A to F - how does S1 know to forward frame destined to F via S4 and S2
A self learning (works exactly the same as in single-switch case)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
H
I
G
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-26
Switch example
Suppose C sends frame to D
Switch receives frame from from C notes in bridge table that C is on interface 1 because D is not in table switch forwards frame into
interfaces 2 and 3
frame received by D
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEG
1123
12 3
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-27
Switch example
Suppose D replies back with frame to C
Switch receives frame from from D notes in bridge table that D is on interface 2 because C is in table switch forwards frame only to
interface 1
frame received by C
hub
hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
address interface
ABEGC
11231
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-28
Switch traffic isolation switch installation breaks subnet into LAN
segments switch filters packets
same-LAN-segment frames not usually forwarded onto other LAN segments
segments become separate collision domains
hub hub hub
switch
collision domain collision domain
collision domain
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server
5 DataLink Layer 5-29
Rede Institucional
to externalnetwork
router
IP subnet
mail server
web server