Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais
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7/21/2019 Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais
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Captulo5
Redes de computadores e aInternet
A camadade enlace eredes locais
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A camada de enlace
5.1 Introduo e servios5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Prot ocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
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Algumas terminologias:Hospedeiros e roteadores
so ns Canais de comunicao
que conectam nsadjacentes ao longo docaminho de comunicaoso enlacesEnlaces com fioEnlaces sem fioLANs
Pacote de camada- 2 umquadro,encapsula o
datagrama
Camada de enlace: int roduo
camada de enlacetem aresponsabilidade de transferir umdatagrama de um n para o nadjacente sobre um enlace.
Exemplo comparando comcamada de rede
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Datagrama transferido por protocolos de enlace diferentes sobre enlaces
diferentes:ex.: Ethernet no primeiro enlace, quadro relay nos enlacesintermedirios, 802.11 no lt imo enlace.
Cada protocolo de enlace prov servios diferentesex.: pode ou no prover transferncia confivel sobre o enlace
Analogia do transporte Viagem de Princeton at Lausanne
Carro: Princeton at JFKAvio: JFK at GenevaTrem: Geneva at Lausanne
Turista = datagramaSegmento de transporte = enlace de comunicaoModo de transporte = protocolo da camada de enlaceAgente de viagem = algorit mo de roteamento
A camada de enlace: contex to
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Enquadramento:Encapsula datagramas em quadros acrescentando cabealhos etrailer
Acesso ao enlace:
Um nico remetente e um destinatrio (pont o- a- ponto) Pode- se enviar sempre que enlace ocioso
Caso mais interessante - > enlance compart ilhado Conhecido como enlance de broadcast
Entrega confivel entre dois equipamentos fisicamente conectados:camada de enlance pode garantir que um datagrama sejatranspor tado sem erros - > semelhante ao servio oferecido pelacamada de transport e
Usado para enlaces com altas taxas de erros - > wirelessRaramente usado em enlaces com baixa taxa de erro (fibra, algunstipos de par de fios tranados de cobre)
Servios da camada de enlace
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Controle de fluxo:Os adaptadores tem capacidade limitada para armazenar quadros
- Buffer do receptor pode transbordar Limitao da transmisso ent re t ransmissor e receptor
Deteco de erros:Erros causados pela atenuao do sinal e por rudos
Quem envia pacote deve adicionar bits para a deteco Servio geralmente implementado em hardware
O receptor detecta a presena de erros:
Avisa o transmissor para reenviar o quadro perdidoCorreo de erros:
O receptor identif ica e corrige o bit com erro(s) sem recorrer retransmisso
Half- duplex e full- duplex
Com half- duplex, os ns em ambas as extremidades do enlacepodem transmitir , mas no ao mesmo tempo
Servios da camada de enlace
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Camada de enlace implementada no adaptador (isto , NIC)
Carto Ethernet, carto PCMCI, carto 802.11Lado transmissor:
Encapsula o datagrama em um quadroAdiciona bit s de verificao de erro, pode ex istir um mecanismo de
entrega confivel (num seqs, temporizadores, acks), cont role defluxo etc.
Lado receptorProcura erros, ent rega conf ivel, cont role de flux o etcExtrai o datagrama, passa para o lado receptor
Adaptador toma deciso se uma quadro est OK e encaminha pararemetente - > camada de rede
Comunicao de adaptadores
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A camada de enlace
5.1 Introduo e servios5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Protocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
5.8 Virtualizao de enlace: ATM e MPLS
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EDC (Error detection- and- correction bit s) = Bits de deteco e correo de erros(redundncia)D = Dados protegidos pela verif icao de erros; pode incluir os campos decabealhoA deteco de erros no 100% confivel!
Protocolos podem deixar passar alguns erros, mas raroQuanto maior o campo EDC, melhor a capacidade de deteco e correo
de erros
Deteco de erros
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Paridade com bit nico:
Detecta erro de um nico bi t
ex: uso de paridade par Receptor apenas conta quantos 1's h no D' + EDC' Se houver um nmero mpar de 1's - > ao menos 1 erro de bitocorreu E se ocorrer um nmero par de erros de bits?
Erro no detectado!So necessrias tcnicas mais robustas!!!
Verificao de paridade
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Verif icao de paridade - evoluo Pode-se detectar um erro queocorreu em uma linha x col e
corrig-lo A capacidade do receptor dedetectar e corrigir erros conhecida como FEC (Forwarderror correction)
Usada em redes de comps Usada em Cs de !udio edados
" #$#$#####$$###$
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Objetivo:detectar erros (ex.: bits trocados) num segmento transmitido(nota: usado apenasna camada de t ransporte)
Transmissor:Trata o contedo de segmentos como seqncias de nmeros inteiros(Exemplo: de 16 bit s)
Checksum: adio (soma em complemento de um) do contedo dosegmentoTransmissor coloca o valor do checksum no campo checksum (Exemplo:do UDP)
Receptor:Comput a o checksum do segmento recebidoVerifica se o checksum calculado igual ao valor do campo checksum:
NO - erro detectadoSIM - no detectou erro. Mas talvez haja erros apesar disso!
Checksum da Internet
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CRC (Cyclic redundancy check)Encara os bits de dados, D, como um nm ero binrio
Escolhe um padro gerador de r + 1 bi t , GFaz clculos usando gerador para encontrar RObjetivo: escolhe r CRC bits, R, tal que
< D,R> divisvel de forma exata por G (mdulo 2)Receptor conhece G, divide < D,R> por G. Se o resto diferente
de zero, erro detectado!Pode detectar todos os erros em seqncia (burst errors) com
compr imento de at r bitsLargamente usado na prtica (ex: ATM)
Verif icao de redundncia cclica
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Faz- se um XOR bi t a bit
Exemplo de CRC
% " $##r " & 'its
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Exemplo de CRC
Gerad ora d ad os b it s
1001 101111 000
1001
0010
1011
1001
0010
10 00
10 01
00 01
010
Gerad ora d ad os b it s
1001 101111 010
1001
0010
1011
1001
0010
10 01
10 01
00 00
000
Remetente Destinatrio
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Exemplo de CRC
Padres internacionais para geradores de 8, 12, 16 e32 bits
Exemplo usado por protocolos definidos pela IEEE
CRC 32 bits
100000100110000010001110110110111 Tem 33 bits -> assim gera um r = 32 bits
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A camada de enlace
5.1 Introduo e servios
5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Protocolos de acesso mltiplo
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet
5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
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Trs tipos de enlaces:
Ponto- a- ponto um remetente e um
destinatrio fio nico, ex.: PPPBroadcast
fio ou meio compartilhado quando um quadro transmitidos todos recebem
Ethernet tradicional802.11 LAN sem f io
Vamos examinar aimportncia da camada deenlace!!!
Enlaces de acesso mltiplo e protocolos
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Canal de comunicao nico e compart ilhadoDuas ou mais transmisses simultneas pelos ns: interferncia
Colisose um n receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de acesso mltiplo:
Algoritmo distribudo que determina como as estaes compartilham ocanal, isto , determinam quando cada estao pode transmit ir
Exemplo: Conversa entre pessoas em uma sala
meio de broadcast - > AR
sem critrio - > altas taxas de coliso!!!
Protocolos de acesso mlt ip lo
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ALGUNS CRITRIOS
Exemplo de regras para compartilhar canal broadcast entre humanos:
1) D a oportunidade do outro falar
2) No monopolize a conversa
3) Levante a mo se tiver perguntas
4) No interrompa os outros5) No durma quando algum fala com voc
Protocolos de acesso mlt ip lo
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Canal de broadcast de taxa R bps1. Quando um n quer transmit ir, ele pode enviar a uma taxa R
Pode usar taxa mxima do canal!!!
2. Quando M ns querem t ransmit ir, cada um envia a uma taxa mdia
R/ M
3. Totalmente descentralizada:Nenhum n especial para coordenar transmissesNenhum a sincronizao de relgios e compartimentos
4. Simples para implementao ser barata!!!
Protocolo ideal de acesso mlt ip lo
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Trs grandes classes:Particionamento de canal
Divide o canal em pedaos menores (compartimentos de tempo,freqncia)
Aloca um pedao para uso exclusivo de cada n
Acesso aleatrioCanal no d ividido - > pode haver colisesrecuperao das colises
Passagem de permissoNs transmitem nos seus turnos
Maior volume de dados - > podem usar turnos mais longos
Protocolos de acesso ao meio
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TDM: mult iplexao por d iviso detempo
Acesso ao canal feito por turnos"Cada estao controla um
compartimento (slot) de tamanhofixo (tamanho = tempo detransmisso de pacote) em cada
turnoCompartimentos no usados so
desperdiadosExemplo: rede local com 6 estaes:
1, 3, 4 tm pacotes,compartimentos 2, 5, 6 ficam vazios
Protocolos com part icionamento de canal: TDM
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FDM: mult iplexao por diviso de freqnciaO espectro do canal dividido em bandas de freqnciaCada estao recebe uma banda de freqnciaTempo de transmisso no usado nas bandas de freqncia
desperdiadoExemplo: rede local com 6 estaes: 1, 3, 4 tm pacotes, as bandas de
freqncia 2, 5, 6 ficam vazias
bandas
de
freqncia
tempo
Protocolos com particionamento de canal: FDM
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TDM e FDM Vrias estaes:
Um a estao quer t ransm itir -> No usa capacidadem xima do enlace -> R bits por segundo
5 P l d l i
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5 - 26 2005 by Pearson Education
Quando o n tem um pacote a enviar:Transmite com toda a taxa do canal R.No h uma regra de coordenao a priorientre os ns
Dois ou mais ns transmitindo - > coliso
Protocolo de acesso aleatr ioespecifica:Como detectar colisesComo as estaes se recuperam das colises (ex., via retransmisses
atrasadas)Exemplos de protocolos de acesso aleatrio:
slot ted ALOHAALOHACSMA e CSMA/ CD
Protocolos de acesso aleatr io
5 Sl tt d ALOHA
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5 - 27 2005 by Pearson Education
Suposies
Todos os quadros sempre devem t er o mesmo tamanhoTodas estaes devem estar sincronizadas
Tempo d ividido em slots de mesmo tamanho, tempo paratransmit ir 1 quadro
Ns comeam a transmit ir quadros apenas no incio dos slotsSe 2 ou mais ns transmitem no slot, todos os ns detectam a
coliso
Operao
Quando um n obt m um novo quadro, ele transmit e no prx imoslot
Sem coliso, o n pode enviar o novo quadro no prx imo slotSe h coliso, o n retransmite o quadro em cada slot subseqente
com prob. p at o successo
gera um valor aleatrio para optar ou no pelo prximo slot
Slotted ALOHA
5 Sl tt d ALOHA
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5 - 28 2005 by Pearson Education
PrsUm nico n ativo pode transmi tir continuamente com a taxa completa
de canalAltamente descentralizada: somente slots em ns precisam ser
sincronizadosSimples
ContrasColises, desperdcio de slot sPodem haver slots ociosos - > figura abaixo! Baixa eficinciaSincronizao de clock
Slotted ALOHA
LegendaC = Intervalo de colisoE = Intervalo vazioS = Intervalo bem- sucedido
5 Efi i i d l t t d Al h
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5 - 29 2005 by Pearson Education
Eficincia a frao de slot s bem- sucedidos quando h muitos ns, cadaum com muitos quadros para enviarSuponha N ns com muitos quadros para enviar, cada um transmite no slot
com probabilidade pProb. de o n 1 obter successo num slot = p(1- p)N- 1
Como h N ns a probabilidade de todos obterem sucesso de Np(1- p)N- 1
Deve- se encont rar um p que maximize essa expresso Np(1- p)N- 1
Para muitos ns, o lim ite de Np(1- p)N- 1 ,com N indo ao infinito, resulta 1/ e= 0.37
No mximo:uso do canal para envio de dados teis: 37% do tempo!
Eficincia do slotted Aloha
5 Aloha p ro ( nslotted)
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5 - 30 2005 by Pearson Education
Unslotted Aloha: operao mais simples, no h sincronizao
Pacote necessita transmisso:Enviar sem esperar pelo incio de um compartimento
A probabilidade de coliso aumenta:Pacote enviado em t0colide com out ros pacotes enviados em[t 0- 1 , t0+ 1]
Transmisso t 0- 1 , t0 - > uma transmisso anterior sobrepeTransmisso t 0, t0 + 1 - > uma prx ima transmisso sobrepe
Aloha puro (unslotted)
5 Eficincia do Aloha puro
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5 - 31 2005 by Pearson Education
P(successo de um dado n) = P(n transmit ir) .
P(nenhum out ro n transmi tir em [t0-1 , t0] .
P(nenhum out ro n transmit ir em [t0,t + 1]
= p . (1-p)N- 1 . (1-p)N- 1 = p . (1-p)2(N- 1)
escolhendo p t imo e ento deixando n - > infini to ...
= 1/ (2e) = 0 .18 18% de utilizao!!!
Ainda pior !
Eficincia do Aloha puro
5 CSMA: Carrier Sense Mult iple Access
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5 - 32 2005 by Pearson Education
CSMA:acesso mlt iplo com deteco de por tadoraEscuta antes de transmitir:
Se o canal parece vazio: t ransmite o pacote
Se o canal est ocupado, adia a transmissoAnalogia humana: no interrompa os outros!
CSMA: Carrier Sense Mult iple Access
5 Colises no CSMA
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5 - 33 2005 by Pearson Education
Colises podem ocorrer:o atraso de propagaoimplica que dois ns podemno ouvir as transmisses dooutro
Coliso:todo o tempo de transmissodo pacote desperdiado
Note:papel da distncia e do atrasode propagao nadeterminao daprobabil idade de coliso. Diagrama Espao/ Tempo
Colises no CSMA
5 CSMA/ CD (deteco de coliso)
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5 - 34 2005 by Pearson Education
CSMA/ CD:acesso mlt iplo com deteco de portadora e com deteco de
colisoCol ises detectadasnum tempo mais curtoTransmisses com colises so interrompidas, reduzindo o desperdcio docanal
Deteco de coliso:
Fcil em LANs cabeadas: medio da intensidade do sinal, comparaodos sinais transmit idos e recebidos
Difcil em LANs sem fio: receptor desligado enquanto t ransmit indo
CSMA/ CD (deteco de coliso)
5 CSMA/ CD deteco de coliso
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5 - 35 2005 by Pearson Education
CSMA/ CD deteco de coliso
5 Protocolos com passagem de permisso
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5 - 36 2005 by Pearson Education
Protocolos com particionamento de canais:Comparti lham o canal eficientemente quando a carga alta e bemdistribudaIneficiente nas cargas baixas: atraso no acesso ao canal. A estaoconsegue uma banda de 1/ N da capacidade do canal, mesmo quehaja apenas 1 n ativo!
Protocolos de acesso aleatrioEficiente nas cargas baixas: um nico n pode usar todo o canalCargas altas: excesso de colises
Protocolos de passagem de permissoBuscam o melhor dos dois mundos!
Protocolos com passagem de permisso
5 Protocolos com passagem de perm isso
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Polling:N mestre convida os escravos a transmitirem um de cada vezProblemas:
Tempo para mestre escolher um escravoPonto nico de falha (mestre)
Token passing:Cont rola um token passado de um n a outro seqencialmente.Mensagem tokenProblemas:
Token overheadPonto nico de falha (token)
Ex: Token ring da IBM
Protocolos com passagem de perm isso
5 Tecnologias de LAN
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Camada de enlace at agora:Servios, deteco de erros/ correo, acesso mlt ip lo
A seguir: tecnolog ias de redes locais (LAN)EndereamentoEthernethubs, pontes, switchesPPP
Tecnologias de LAN
5 A camada de enlace
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5 - 39 2005 by Pearson Education
A camada de enlace
5.1 Introduo e servios
5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Protocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet
5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
5 Endereos de LAN e ARP
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Endereos IP de 32- bi t :Endereos da camada de redeUsados para levar o datagrama at a rede de destino (lembre- se da
definio de rede IP)
Endereo de LAN (ou MAC - media access cont rol - ou f sico):Usado para levar o datagrama de uma interface fsica a out ra
fisicamente conectada com a primeira (isto , na mesma rede)Endereos MAC com 48 bits (na maioria das LANs)
gravados na memria fixa (ROM) do adaptador de rede
Endereos de LAN e ARP
5 Endereos de LAN (mais)
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A alocao de endereos MAC administrada pelo IEEEO fabricante compra pores do espao de endereo MAC (para
assegurar a unicidade)
Analogia:
(a) endereo MAC: semelhante ao nmero do RG
(b) endereo IP: semelhante a um endereo postal Endereamento MAC f lat = > portabil idade
possvel mover uma placa de LAN de uma rede para out ra semreconfigurao de endereo MAC
Endereamento IP hierrquico = > NO por tvelDepende da rede na qual se est ligado
Endereos de LAN (mais)
5 Endereos de LAN (mais)
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5 - 42 2005 by Pearson Education
Comunicao entre interfaces de rede:Deve- se preencher endereo fsico de dest ino
Meio compartilhado - > Interfaces recebem e comparam comseu prpr io endereo
se igual receba!
Se um computador que conversar com todos os demais:
Preencher endereo fsico de destino com FF:FF:FF:FF:FF:FF
Exemplo (ping broadcast):
ping - b 10.255.255.255
Em resumo:Para comunicar deve- se conhecer o endereo f sico dedestino!
Endereos de LAN (mais)
5ARP: Address Resolut ion Protocol(Protocolo de resoluo de endereos)
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5 - 43 2005 by Pearson Education
Questo: como determinar o endereo MAC de Bdado o endereo IP de B?
Cada n IP (hospedeiro, roteador) numa LAN tem um mdulo e umatabela ARP
Tabela ARP: mapeamento de endereos IP/ MAC para alguns ns da LAN < endereo IP; endereo MAC; TTL>
< IP address; MAC address; TTL>TTL (Time To Live): tempo depois do qual o mapeamento de endereos
ser esquecido (tipicamente 20 min)
(Protocolo de resoluo de endereos)
5 Protocolo ARP: Mesma LAN (network)
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5 - 44 2005 by Pearson Education
Aquer enviar um datagrama para B, e o endereo MAC de Bno est natabela ARP de A
Afaz broadcast de pacote de consulta ARP, contendo o endereo IPde Bend. MAC de dest ino = FF- FF- FF- FF- FF- FFtodas as mquinas na LAN recebem a consulta ARP
Brecebe o pacote ARP, responde para A com seu endereo MAC (de B).
Quadro enviado para o end. MAC de A (unicast)Afaz um cache (salva) o par de endereos IP para MAC em sua tabela
ARP at que a informao se torne ant iga (exp irada) - informao queexp ira ( descartada) sem atualizao
ARP plug- and- play:Ns criam suas tabelas ARP sem int erveno do administrador da rede
( )
5 Roteamento para outra LAN
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objetivo: envia datagrama de A para B via R
supe que A conhece o endereo IP de B
Duas tabelas ARP no roteador R, um para cada redeIP (LAN)
p
5
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A cria o pacote IP com or igem A, destino BA usa ARP para obter o endereo de camada fsica de R correspondente ao
endereo IP 111.111.111.110A cria um quadro Ethernet com o endereo f sico de R como destino, o
quadro Ethernet contm o datagrama IP de A para BA camada de enlace de A envia o quadro EthernetA camada de enlace de R recebe o quadro EthernetR remove o datagrama IP do quadro Ethernet , verif ica que ele se dest ina a
BR usa ARP para obter o endereo fsico de BR cria quadro contendo um datagrama de A para B e envia para B
5 DHCP (Dynamic Host Configurat ion Protocol)
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( y g )
Objet ivo: obter configurao de rede atravs de umservidor
Mas como se no estou na rede?
Descoberta do servidor
Cliente envia um pacote UDP para a port a 67 Encapsula em IP com dest ino 255.255.255.255 e
origem 0.0.0.0
Encapsula em Quadro de cam ada de enlace comendereo f sico de dest ino FF:FF:FF:FF:FF:FF e oseu como origem
Cliente coloca um ID de t ransao na m ensagem
5 DHCP (Dynamic Host Configurat ion Protocol)
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5 - 48 2005 by Pearson Education
( y g )
Descoberta do servidor
Ofert a de serv idor DHCP
Servidor responde com um pacote UDP com o ID datransao
Endereo IP proposto para o cliente
Mscara de sub-rede
Tempo de aluguel (leasing t ime) Requisio DHCP
Cliente pode ter recebido ofertas de vrios servidores
Escolhe uma e ecoa todos os parm etros para o
servidor Servidor envia um a mensagem de confirmao final (OK
para os parmetros)
5 A camada de enlace
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5 - 49 2005 by Pearson Education
5.1 Introduo e servios
5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Protocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet
5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
5 Ethernet
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5 - 50 2005 by Pearson Education
Tecnologia de rede local dominante :Barato - > aprox imadamente R$20 por 100Mbps!Prim eira tecnologia de LAN largamente usadaMais simples e mais barata que LANs com token e ATMVelocidade crescente: 10Mbps 10Gbps
esboo da Ethernetpor Bob Metcalf(fundador 3com)
5 Topologia em estrela
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Topologia de bus popular em meados dos anos 90 - > antes disso varal
Agora a topologia em estrela prevaleceOpes de conexo: hub ou switch (mais adiante)
5 Estrutura do quadro Ethernet
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5 - 52 2005 by Pearson Education
Adaptador do t ransmissor encapsula o datagrama IP (ou outro pacote deprotocolo da camada de rede) num quadro Ethernet
Prembulo: 7 bytes com padro 10101010 seguido por um byte com padro10101011 usado para sincronizar receptor com o t ransmissor
5 Estrutura do quadro Ethernet
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5 - 53 2005 by Pearson Education
Endereos:6 bytesSe o adaptador recebe um quadro com endereo de destino coincidente,
ou com endereo de broadcast (ex., pacote ARP), ele passa o dado noquadro para o protocolo da camada de rede
Tipo:indica o protocolo da camada superior; geralmente o prot ocolo IP,mas outros podem ser suportados, tais como Novell IPX e AppleTalk)
CRC:verif icado no receptor ; se um erro detectado, o quadro
simplesmente descartado
5 Servio no conf ivel, sem conexo
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5 - 54 2005 by Pearson Education
Sem conexo:no ocorre conexo entre o adaptador t ransmissor e oreceptor.
No confivel:adaptador recept or no envia ACKs ou nacks para oadaptador transmissor
O fluxo de datagramas que passa para a camada de rede pode deixarlacunas - > quadros podem ser perdidosLacunas sero preenchidas se a apl icao est iver usando TCP.Caso contrrio, a aplicao ver as lacunas
5 Ethernet usa CSMA/ CD
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5 - 55 2005 by Pearson Education
No h sincronizao global entre adaptadores (interfaces de rede)Adaptador no transmit e se ele detectar algum out ro adaptador
transmit indo, isto , carrier senseO adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador
transmit indo, isto , collision detectionAntes de tentar uma retransmisso, o adaptador espera um perodo
aleatrio, isto , random access
5 Algoritmo CSMA/ CD da Ethernet
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1. Adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro.2. Se o adaptador detecta um canal livre, ele comea a transmitir o quadro.
Se ele detecta o canal ocupado, espera at ele ficar livre e entotransmite.3. Se o adaptador t ransmite o quadro todo sem detectar out ra transmisso,
sua misso com esse quadro est cumprida!4. Se o adaptador detecta out ra transmisso enquanto transmite, ele abor ta
e envia um sinal de reforo de 48 bit s
5. Aps abortar, o adaptador entra emexponential backoff : aps a n- simacoliso, o adaptador escolhe um Kaleatrio de {0,1,2,,2n - 1}. Oadaptador espera K 512 tempos de bit e retorna ao passo 2.
5 Ethernet CSMA/ CD
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5 - 57 2005 by Pearson Education
Sinal de reforo (Jam signal):garante que todos os outros transmissoresesto cientes da coliso; 48 bits;Bit time:.1 microseg para Ethernet de 10 Mbps;para K= 1023, o tempo de espera cerca de 50 mseg
Exponential backoff:Objetivo: adaptar tentat ivas de retransmisso para carga atual da rede
Carga pesada: espera aleatria ser mais longaPrimeira coliso: escolha K entre {0,1}; espera K x 512 tempos de transmisso de bit
Aps a segunda coliso: escolha K entre {0, 1, 2, 3} - > entre 0 e 22 - 1Aps 10 ou m ais colises, escolha K entre {0, 1, 2, 3, 4,,1023}
5 10BaseT e 100BaseT
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Taxa de 10/ 100 Mbps100 Mbps chamado mais tarde de fast ethernetTsignifica Twisted Pair (par de fios tranados de cobre)Ns se conectam a um hub: t opologia em estrela; 100 m a distncia
mxim a entre os ns e o hub , port anto 200m a distncia mxima entredois ns
5 Hubs
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Hubs so essencialmente repetidores de camada fsica:
Bits que chegam de um enlace se propagam para todos os outros enlacesCom a mesma taxaNo armazenam quadrosNo h CSMA/ CD no hub: adaptadores detectam col isesAlguns hubs podem prover funcionalidades para auxiliar nogerenciamento de rede:
- taxa de coliso
- taxa mx ima, mnima e mdia de transmisso
- etc
5 Gigabit Ethernet
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Usa o formato do quadro do Ethernet padro
- > compatvel com 10BaseT e 100BaseT
No modo comparti lhado, o CSMA/ CD usado
- > exige pequenas distncias ent re os ns para ser eficiente
1 Gbps10 Gbps agora!
5 A camada de enlace
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5 - 61 2005 by Pearson Education
5.1 Introduo e servios
5.2 Deteco e correo de erros
5.3 Protocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet
5.6 Hubs e switches
5.7 PPP
5 Interconexo com hubs
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5 - 62 2005 by Pearson Education
Hub de backbone interconecta segmentos de LAN Estende a distncia mximaentre os ns
Mas domnios de colisoindividuais tornam- se um nicoe grandedomnio de colisoNo podeinterconectar tecnolog ias distintas 10BaseT e 100BaseT
- o que pode acontecer que interfaces suport em t ecnologiasdistintas
Problema da tranmisso - > domnio de coliso
5 Switch
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5 - 63 2005 by Pearson Education
Dispositivo de camada de enlaceArmazena e encaminha quadros EthernetExamina o cabealho do quadro e seletivamenteencaminha o
quadro baseado no endereo MAC de destinoQuando um quadro est para ser encaminhado no segmento, usa
CSMA/ CD para acessar o segmento
TransparenteHospedeiros so inconscientes da presena dos switches
Plug- and- play, self- learning (auto- aprendizado)Switches no precisam ser configurados
5 Encaminhamento
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5 - 64 2005 by Pearson Education
Como determinar para qual segmento da LAN encaminhar oquadro?Parece um problema de roteamento...
5 Self learning (auto- aprendizado)
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5 - 65 2005 by Pearson Education
Um switch tem um a tabela de switch Ent rada na tabela do switch:
(endereo MAC, interface do switch, marca de tempo)Ent radas expiradas na tabela so decartadas (TTL aprox. de 60 m in)
Switch aprendequais hospedeiros podem ser alcanados atravs de suasinterfacesQuando recebe um quadro, o switch aprende a localizao dotransmissor: segmento da LAN que chegaRegistra o par transmissor/ localizao na tabela
5 Filt ragem/ encaminhamento
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5 - 66 2005 by Pearson Education
Quando um switch recebe um quadro:
indexa a tabela do switch usando end. MAC de destinoif (entrada for encont rada para o destino) {
encaminha o quadro na interface indicada} elseflood
Encaminha para todas as interfaces,exceto para a que o quadro chegou
5 Switch: exemplo
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5 - 67 2005 by Pearson Education
Suponha que C envia um quadro para D
Switch recebe o quadro de CAnota na tabela que C est na interface 1Como D no est na tabela, o switch encaminha o quadro para as
interfaces 2 e 3Quadro recebido por D
hub hub hub
switch
A
B CD
E
FG H
I
endereo interface
ABEG
1123
1
2 3
5 Switch: exemplo
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5 - 68 2005 by Pearson Education
Suponha que D responde com um quadro para C.
Switch recebe quadro de D
Anota na tabela que D est na interface 2Como C est na tabela, o switch encaminha o quadro apenas para a
interface 1Quadro recebido por C
hub hub hub
switch
A
B CD
E
FG H
I
endereo interface
ABEG
C
1123
1
5 A instalao do switch quebra as sub- redes em segmentos de LAN
Switch: isolamento de trfego
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5 - 69 2005 by Pearson Education
A instalao do switch quebra as sub redes em segmentos de LAN
- O que LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network)e WAN (Wide Area Network)?
Switch filtrapacotes:Alguns quadros do mesmo segmento de LAN no so usualmente
encaminhados para out ros segmento de LANSegmentos se tornam separados em dom nios de colisoSe switch recebe pacote de A para B (mesma rede) no reencaminha
isso aps aprender sua tabela
hub hubhub
switch
domnio de coliso domnio de colisodomnio de coliso
5 Switches: acesso dedicado
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5 - 70 2005 by Pearson Education
Switch com muitas interfacesHospedeiros tm conexo d ireta ao switch
Sem col ises; full duplex
- Caso prtico: e buffer do swit ch???Switching: A- para- A e B- para- B, simultaneamente, sem colises
5 Mais sobre switches
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5 - 71 2005 by Pearson Education
Cut- through switching:quadro encaminhado da por ta de entradaat a porta de sada sem ter de primeiro coletar o quadro todoLigeira reduo na latncia
Uso quando no h fila na porta de sadaCombinaes de interfaces distintas - > 10/ 100/ 1000 Mbps
compart ilhadas/ dedicadas.
5 Redes corporat ivas
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5 - 72 2005 by Pearson Education
5Ambos so dispositivos store- and- forward
Switches vs. roteadores
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5 - 73 2005 by Pearson Education
pRoteadores: dispositivos de camada de rede (examinam cabealhos
da camada de rede)
Switchesso dispositivos da camada de enlaceRoteadores mantm tabelas de roteamento, implementamalgoritmos de roteamento
switches no escolhem melhor caminhoentre origem e destino - >o que feito por roteadores
Imagine deixar switches aprenderem rotas em redes de grandeporte... - > flooding
Switches mantm tabelas de switch, implementam f ilt ragem,algoritmos de aprendizagem (plug- and- play - > mais simples)
5 Resumo: comparao
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simnosimcutthrough
nosimnoroteamento
timo
simnosimplug & play
simsimnoisolamento detrfego
switchesroteadoreshubs
5 A camada de enlace
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5 - 75 2005 by Pearson Education
5.1 Introduo e servios
5.2 Deteco e correo de erros5.3 Protocolos de mlt iplo acesso
5.4 Endereamento da camada de enlace
5.5 Ethernet
5.6 Hubs e switches5.7 PPP
5Controle de enlace de dados ponto- a- ponto
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5 - 76 2005 by Pearson Education
Um transmissor, um receptor, um enlace: mais fcil do que enlacede broadcast:No necessita de endereamento MAC exp lcitoEx.: dial- up link , linha ISDN (Integrated service digit al network)
Protocolos ponto- a- pont o DLC (Data link control) populares:PPP (point - to- point protocol)HDLC: High level data link control
- Como havia muitas camadas antigamente, a camada de enlacecostumava ser considerada camada alta na pi lha deprotocolos!
5 PPP Requisitos de Projeto [RFC 1557]
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5 - 77 2005 by Pearson Education
Enquadramento de pacote:encapsulamento do datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlaceTransport a dados da camada de rede de qualquer protocolo derede (no apenas o IP) ao mesmo tempoCapacidade de separar os protocolos na recepo
Transparncia de bits:deve transportar qualquer padro de bit no
campo de dadosDeteco de erros(mas no correo)Gerenciamento da conexo:detecta e informa falhas do enlace para
a camada de rede - > caso um dos lados tenha problema...Negociao de endereo da camada de rede:os pontos terminais do
enlace podem aprender e configurar endereos de rede paracomunicao
5 PPP no requisitos
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5 - 78 2005 by Pearson Education
No h correo nem recuperao de errosNo h cont role de flux oAceita entregas fora de ordemVoltado somente para enlaces ponto- a- pont o
Recuperao de erros, controle de fluxo, reordenao dosdados so todos deixados para as camadas mais altas!
5 PPP formato do quadro
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5 - 79 2005 by Pearson Education
Flag:delimitador (enquadramento)Endereo: no tem funo (apenas uma opo futura)Controle:no tem funo; no futuro, possvel ter mltiplos campos de
controleProtocolo:indica o protocolo da camada superior ao qual o contedo do
quadro deve ser ent regue (ex.: PPPLCP - PPP Link Cont rol Protocol - , IP, IPCP
- IP Cont rol Prot ocol - etc.)
5 PPP formato dos dados
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5 - 80 2005 by Pearson Education
info:dados da camada superior sendo transportadosCRC: veri ficao de redundncia cclica para deteco de erros
5 Byte stuf f ing
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5 - 81 2005 by Pearson Education
Requisito de transparncia de dados: o campo de dados deve poderincluir o padro correspondente ao flag < 01 11 111 0>
P.:Se for recebido o padro < 01 11 11 10 > so dados ou flag?
Transmissor:acrescenta (stuf fs) um byte extra com o padro < 01111101>(escape) antes de cada byte com o padro de flag < 01111110> nos dados
Receptor:Um byte 01111101 seguido de 01111110 em seguida: descarta opr imeiro e continua a recepo de dadosnico byte 01111110: ento um flag
5 Byte stuf f ing
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byte com opadrodo flag nosdados a enviar
byte com o padro de escapeacrescentado nos dados t ransmi tidosseguido por um byte com padro de flag
5PPP DLCP protocolo de controle de dados do PPP
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5 - 83 2005 by Pearson Education
Antes de comear comunicao os lados devemconfigurar o enlace PPP:
- As ext remidades trocam suas opes de configurao- Usa um quadro PPP encapsulando o LCP (configure- request)- Outro lado responde:
- aceita configuraes- no aceita
- diz que conf iguraes podem ter erros ou so inaceitveis- As opes incluem:
- tamanho do quadro de camada de enlace- protocolo de autenticao que ser utilizado
- defini r se os campos de endereo e cont role dos quadros sero
omitidos
5IPCP Protocolo de Controle IP
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5 - 84 2005 by Pearson Education
Aps PPP DLCP:
- Se IP for util izado:- IPCP usado para conf igurar os IPs dos part icipantes- Permit e, tambm, conf igurar se datagramas sero compactados
para transmisso
5Resumo sobre PPP
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7/21/2019 Redes de Computadores a Internet a Camada de Enlace E Redes Locais
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5 - 85 2005 by Pearson Education