5: Camada de Enlace 5a-1 Capítulo 5: Camada de Enlace e Redes Locais.
Redes de Computadores - professor.unisinos.brprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/enlace.pdf ·...
Transcript of Redes de Computadores - professor.unisinos.brprofessor.unisinos.br/jcgluz/fund-redes/enlace.pdf ·...
Camada de Enlace 2
Serviços Detecção de Erros Protocolos Elementares Protocolos de Janela Deslizante Exemplo de Protocolo Subcamada de Acesso ao Meio (MAC)
Camada de Enlace
Camada de Enlace 4
Serviços da Camada de Enlace
Enquadramento e acesso ao enlace: encapsula datagrama num quadro incluindo cabeçalho e
cauda, implementa acesso ao canal se meio for compartilhado, ‘endereços físicos’ são usados em cabeçalhos de quadros
para identificar origem e destino de quadros em enlaces multiponto
Entrega confiável: Pouco usada em fibra óptica, cabo coaxial e alguns tipos
de pares trançados devido a taxas de erro de bit muito baixas.
Usada em enlaces de rádio, onde a meta é reduzir erros evitando assim a retransmissão fim a fim.
Camada de Enlace 5
Serviços da Camada de Enlace (mais)
Controle de Fluxo: compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros entre
remetentes e receptores Detecção de Erros:
erros são causados por atenuação do sinal e por ruído receptor detecta presença de erros receptor sinaliza ao remetente para retransmissão, ou
simplesmente descarta o quadro em erro Correção de Erros:
mecanismo que permite que o receptor localize e corrija o erro sem precisar da retransmissão
Camada de Enlace 6
Implementação de Protocolo da Camada de Enlace
Protocolo da camada de enlace é implementado totalmente no adaptador (p.ex., cartão PCMCIA). Adaptador tipicamente inclui: RAM, circuitos de processamento digital de sinais, interface do barramento do computador, e interface do enlace
Operações de transmissão do adaptador: encapsula (coloca número de seqüência, info de realimentação, etc.), inclui bits de detecção de erros, implementa acesso ao canal para meios compartilhados, coloca no enlace
Operações de recepção do adaptador: verificação e correção de erros, interrompe computador para enviar quadro para a camada superior, atualiza info de estado a respeito de realimentação para o remetente, número de seqüência, etc.
Camada de Enlace 8
Delimitação dos Quadros Caracteres de inicialização e finalização, com
caracter de enchimento
Camada de Enlace 9
Delimitação dos Quadros Flags de inicialização e finalização, com caracter de
enchimento
Violação de código no nível físico
Camada de Enlace 10
Detecção de ErrosEDC= bits de Detecção e Correção de Erros (redundância)D = Dados protegidos por verificação de erros, podem incluir alguns campos do cabeçalho
• detecção de erros não é 100% perfeita;• protocolo pode não identificar alguns erros, mas é raro• maior campo de EDC permite melhorar detecção e correção
Camada de Enlace 11
Uso de Bits de Paridade
Paridade de 1 Bit:Detecta erros em um único bit Paridade de Bit Bidimensional:
Detecta e corrige em um único bit
Camada de Enlace 12
Métodos de “Checksum” Checksum “Internet”: Remetente considera dados como
compostos de inteiros de 16 bits; soma todos os campos de 16 bits (usando aritmética de complemento de um) e acrescenta a soma ao quadro; o receptor repete a mesma operação e compara o resultado com o checksum enviado com o quadro.
Códigos de Redundância Cíclica (Cyclic Redundancy Codes): Dados considerados como a seqüência de coeficientes de um polinômio
(D) É escolhido um polinômio Gerador, (G), (=> r+1 bits) Divide-se (módulo 2) o polinômio D*2r por G. Acrescenta-se o resto
(R) a D. Observa-se que, por construção, a nova seqüência <D,R> agora é exatamente divisível por G
Camada de Enlace 14
Implementação de CRC (cont)
Remetente realiza em tempo real por hardware a divisão da seqüência D pelo polinômio G e acrescenta o resto R a D
O receptor divide <D,R> por G; se o resto for diferente de zero, a transmissão teve erro
Padrões internacionais de polinômios G de graus 8, 12, 15 e 32 já foram definidos
A ARPANET utilizava um CRC de 24 bits no protocolo de enlace de bit alternado
ATM utiliza um CRC de 32 bits em AAL5 HDLC utiliza um CRC de 16 bits
Camada de Enlace 15
Protocolos Elementares
Protocolo Simplex sem restrições Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-
and-wait) Protocolo Simplex para um canal com ruído
Camada de Enlace 16
Protocolo Simplex sem restrições Transmissão num único sentido O nível de rede está sempre pronto para
transmitir e receber O tempo de processamento é ignorado Buffers infinitos Canal de comunicação perfeito
Camada de Enlace 18
Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait) Os buffers não são infinitos O tempo de processamento não é ignorado O transmissor não envia outra mensagem
até que a anterior tenha sido aceita como correta pelo receptor
Embora o tráfego de dados seja simplex, há fluxo de quadros em ambos os sentidos
Camada de Enlace 20
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (I)
Transmissor ReceptorEnlace
X(erro)
Detectado erro.Quadro ignorado
Liga timer
Estoura timer
Desliga timer
Religa timer
Camada de Enlace 21
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (II)
Transmissor ReceptorEnlace
Liga timer
Estoura timer
X(erro)
DUPLICATA!Desliga timer
Religa timer
SOLUÇÃO: Números deSeqüência
Camada de Enlace 22
Protocolo Simplex para um Canal com Ruído (III)
Os quadros são numerados seqüencialmente O tx transmite um quadro O rx envia uma quadro de reconhecimento
se o quadro for recebido corretamente, caso contrário, há um descarte e é aguardada uma retransmissão
Quadros não reconhecidos são retransmitidos (temporização)
Camada de Enlace 23
Protocolos de Janela Deslizante
Transmissão de dados em ambos sentidos Utilizam a técnica de carona (piggybacking) Possui janelas para transmissão e recepção
Janela de transmissão• números de seqüência habilitados para transmissão
Janela de recepção• números de seqüência habilitados para recepção
Os quadros são mantidos na memória para possível retransmissão
Camada de Enlace 24
Janela Deslizante de tamanho 1
Inicialmente Após a tx do1o. quadro
Após a rx do1o. quadro
Após a rx do1o. Reconhe-
cimento
Camada de Enlace 25
Protocolos com Pipelining
A janela de tamanho 1 compromete a eficiência para longo tempo de trânsito (ida e volta) alta largura de banda comprimento de quadro curto
Camada de Enlace 26
Protocolos com Pipelining
Solução: Deixar o transmissor transmitir até w quadros
(sem receber o reconhecimento do primeiro) antes de ser bloqueado.
Devemos escolher w de modo que o transmissor possa transmitir quadros por um tempo igual ao de trânsito, antes de encher a janela
Camada de Enlace 27
Protocolos com Pipelining
O que fazer se um quadro no meio da janela for danificado ou perdido?
Abordagens: Volte a n (Go Back n) Retransmissão Seletiva (Selective Reject)
Camada de Enlace 28
Protocolos com Pipelining
Volte a n O receptor descarta os quadros seguintes ao
errado O transmissor identifica que houve erro, com
estouro da temporização sem que tenha recebido um reconhecimento
Ineficiente se a taxa de erros for altaJanela de recepção 1
Camada de Enlace 29
Protocolos com Pipelining
Retransmissão seletiva O nó armazena os quadros corretos que
chegarem após o com erro. O transmissor retransmite apenas o com erro.
Ao receber o quadro que faltava, o nó entrega os diversos quadros já recebidos rapidamente e envia um reconhecimento do quadro de ordem mais alta
Necessita de maior quantidade de memória no nó
Janela de recepção maior que 1
Camada de Enlace 30
Protocolo Volte a n
Alternativa: quadro correto fora da seqüência dispara atransmissão de um quadro de NAK antecipando o inícioda retransmissão dos quadros.
Camada de Enlace 32
Exemplo de Protocolo de Enlace
HDLC (High-level Data link Control) É uma evolução do protocolo SDLC (Synchronous
Data Link Control) desenvolvido pela IBM Padronizado pela ISO O ITU-T modificou o HDLC para o seu LAPB
(Link Access Procedure Balanced) utilizado no X.25
Camada de Enlace 33
Formato do Quadro para Protocolos Orientados a Bits
Flags
Endereço: usado paraidentificar terminais emcanais multiponto ou para distinguir comandosde respostas.
Controle: inclui nos. de seqüência,reconhecimentos, etc.
Dados: de comprimentovariável.
CRC-CCITT
Camada de Enlace 34
Campo de Controle
Quadro de Informação:
Quadro de Supervisão:
Quadro Não Numerado:
Camada de Enlace 35
Quadros de Supervisão
Tipo 0: quadro de reconhecimento positivo (RR - Receive Ready)
Tipo 1: quadro de reconhecimento negativo (REJ - REJect)
Tipo 2: quadro de reconhecimento (RNR - Receive Not Ready)
Tipo 3: quadro de rejeição seletiva (SREJ - Selective Reject)
Camada de Enlace 36
Quadros Não Numerados
DISC (DISConnect) SNRM (Set Normal Response Mode) SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) FRMR (FRaMe Reject) UA (Unnumbered Acknowledgment)
Camada de Enlace 37
Subcamada de Acesso ao Meio
Controle de acesso a um meio físico compartilhado entre múltiplas estações
Será estudada no módulo de Redes Locais.
Camada de Enlace 38
Problemas (I)
Num canal com ruído poderíamos utilizar um protocolo que possuísse apenas reconhecimentos negativos (NAKs)? Quais seriam as suas vantagens e desvantagens?
Queremos utilizar um canal E1 de 3.000 km para transmitir quadros de 64 bytes utilizando um protocolo do tipo “Volte a n”. Se a velocidade de propagação do sinal for de 6 seg/km, quantos bits deveríamos utilizar para o número de seqüência dos quadros?
Camada de Enlace 39
Problemas (II) Assumindo que o protocolo de enlace utilizado seja
o LAPB, com apenas 3 bits para os números de seqüência, e onde BI corresponde à Borda Inferior da janela de transmissão, V(S) corresponde ao número de seqüência do próximo quadro a ser transmitido e V(R) corresponde à variável que indica o número de seqüência do próximo quadro esperado.Complete o cenário abaixo, indicando claramente a troca de mensagens nas interfaces entre as camadas de enlace e de rede, assim como os instantes em que são liberados os buffers de transmissão correspondentes a que mensagens.
BI V(S) V(R) BI V(S) V(R)
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)= I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
Tipo= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
RR N(R)=
7 7 3 3 3 7
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
I= N(S)= N(R)=
BI V(S) V(R) BI V(S) V(R)
I=A N(S)= 7 N(R)= 3
I= C N(S)=1 N(R)= 4
I=Y N(S)= 4 N(R)= 1I= D N(S)=2 N(R)= 5
I= F N(S)= 4 N(R)= 5
Tipo= REJ N(R)= 1
I= C N(S)= 1 N(R)= 5
I= D N(S)= 2 N(R)= 6
I= E N(S)= 3 N(R)= 6
I= Z N(S)= 5 N(R)= 1
I= W N(S)= 6 N(R)=5
RR N(R)=7
7 7 3 3 3 7
I= X N(S)= 3 N(R)= 0
I= B N(S)= 0 N(R)= 3
I= E N(S)= 3 N(R)= 5
I= F N(S)= 4 N(R)= 6
Aliga temp.
7 0 3 3 3 0 AB.
7 1 3
X
3 4 0 Liga temp.X
Libera Buffer AReliga temporizador 0 1 4
B 3 4 1
C
0 2 4
1 2 5
Y
3 5 1Y
Libera Buffer BReliga temporizador D
1 3 5E
1 4 5 5 5 1 Libera Buffers X e YDeslliga temporizador
5 5 1 Liga temp.p/ REJ
F
1 5 5 5 5 1
1 1 5
1 2 5
Z
Liga temp. 5 6 1
5 6 2C
Religa temporizadorZ
1 2 6
1 3 6
1 4 6
1 5 6
6 6 3 D Libera Buffer ZDeslliga temporizador
Desliga temp.p/ REJ
WLiga temp.
6 6 4
6 6 5
EF
6 7 5 5 5 7Libera Buffers C a F
Desliga temporizador
W
5 5 7
7 7 5 Libera Buffer WDeslliga temporizador