FRATERNIDADE E JUVENTUDE “ Eis-me aqui. Envia-me! ” ( Is 6,8 ).
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Redes de Computadores
Jeacutefer Benedett Doumlrrprofjefergmailcom
Camada enlace
Canais de comunicaccedilatildeo que conectam noacutes adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces
bull Enlaces com fio
bull Enlaces sem fio
bull LANs
Conteuacutedo
Camada enlace Protocolos de enlace
Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes
ServiccedilosEnquadramentoControle de erros
Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio
Camada enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
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Camada enlace
Canais de comunicaccedilatildeo que conectam noacutes adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces
bull Enlaces com fio
bull Enlaces sem fio
bull LANs
Conteuacutedo
Camada enlace Protocolos de enlace
Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes
ServiccedilosEnquadramentoControle de erros
Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio
Camada enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
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Camada enlace Protocolos de enlace
Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes
ServiccedilosEnquadramentoControle de erros
Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio
Camada enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace
Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne
bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne
bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas
Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes
Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino
Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo
Enlace
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
- Slide 3
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-
Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado
Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo
Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo
Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo
Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)
Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
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Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
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Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
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Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
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Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
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A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado
Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores
Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)
Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo
Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Varios metodos
contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
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ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
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A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Contagem de Caracteres
Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)
5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
- Slide 3
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-
Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7
A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo
Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente
Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta
ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
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Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este
R g
O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura
ffofuraf
Eita que sobrou foi f nisso aiacute
A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim
FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente
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Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
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A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este
fninnfaf
Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag
A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim
fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa
Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda
Checagem de Erros
Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)
Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra
Checagem de Erros
Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
- כותרת המצגת
- שקופית- עיצוב חלופי
- Slide 3
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Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr
Checagem de Erros
Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a
Checagem de Erros
Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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equumlecirc
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Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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-
Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade
Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming
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Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
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Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
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TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
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FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
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Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
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bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)
Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP
Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum
bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que
bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de
zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com
comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
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FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy
Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como
representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1
desejadoD2r XOR R = nG
equivalente aD2r = nG XOR R
equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos
resto R
Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
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Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
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Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC
CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)
Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)
Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)
Se o resto eacute diferente de zero errorarr
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
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equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
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Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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-
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia
Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo
Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham
o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal
Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
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Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma
taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma
taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada
bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos
4 Simples
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
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Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
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passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
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Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)
bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute
bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees
bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm
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Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno
bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios
Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
e fr
equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
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Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos
FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado
bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias
band
as d
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equumlecirc
ncia tempo
Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar
bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo
bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)
bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD
CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
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eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros
Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro
Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado
Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm
Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
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CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)
CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
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Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
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Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
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CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado
CSMACD
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Ethernet usa CSMACD
Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
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Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
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passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
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Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense
bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection
bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access
Ethernet usa CSMACD
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
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Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
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bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
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1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
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passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
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bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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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
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Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
+=
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
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passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos
passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas
bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)
Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas
bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)
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Ethernet usa CSMACD
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
Ethernet usa CSMACD
Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg
Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede
bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute
K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023
eficiencia CSMACD
Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
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Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
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passagem de permissatildeo
Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
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Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
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Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
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Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
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bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
1eficiecircncia
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Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo
bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
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Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
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bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato
transprop tt 51
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Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees
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