Redes Locais (LANs): PRINCÍPIOStele.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/RED/slides/lan.pdf · Fluxograma do...
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Aplicações de LANsAplicações de LANs
Para computadores pessoais Baixo custoBaixo custo Taxas de transmissão limitadasTaxas de transmissão limitadas
Para conexão de redes Interconexão de sistemas maiores (grandes Interconexão de sistemas maiores (grandes
servidores e dispositivos de armazenamento)servidores e dispositivos de armazenamento)✔ Altas taxas de transmissãoAltas taxas de transmissão✔ Interface de alta velocidadeInterface de alta velocidade✔ Acesso distribuídoAcesso distribuído✔ Distância limitadaDistância limitada✔ Número limitado de dispositivosNúmero limitado de dispositivos
Aplicações de LANsAplicações de LANs
LAN para interconectar servidores e desktopsLAN para interconectar servidores e desktops
Aplicações de LANAplicações de LAN
Redes corporativas de alta velocidadeRedes corporativas de alta velocidade Processamento de imagens em desktopsProcessamento de imagens em desktops Armazenamento local de alta capacidadeArmazenamento local de alta capacidade
Backbone LANsBackbone LANs Interconectar LANs de menor velocidadeInterconectar LANs de menor velocidade RobustezRobustez CapacidadeCapacidade CustoCusto
Características de LANsCaracterísticas de LANs
Meio de transmissão compartilhadoMeio de transmissão compartilhado Estações se comunicam pelo mesmo meio de Estações se comunicam pelo mesmo meio de
transmissãotransmissão Um quadro enviado por uma estação pode ser visto Um quadro enviado por uma estação pode ser visto
por todas demais estaçõespor todas demais estações Necessita de controle de acesso ao meio (MAC)Necessita de controle de acesso ao meio (MAC)
Diferentes topologiasDiferentes topologias Barramento (bus), árvore, estrela e anelBarramento (bus), árvore, estrela e anel
Regidas por padrões estabelecidosRegidas por padrões estabelecidos Diferentes taxas de dados, topologias, e meios de Diferentes taxas de dados, topologias, e meios de
transmissãotransmissão Família de padrões IEEE 802Família de padrões IEEE 802 Escopo: camadas física e de enlaceEscopo: camadas física e de enlace
Arquiteturas de LAN Arquiteturas de LAN
Tecnologias de Tecnologias de enlace e camada enlace e camada física específicasfísica específicas
Barramento e árvoreBarramento e árvore
Estações conectadas ao mesmo meio de Estações conectadas ao mesmo meio de transmissãotransmissão
Transmissão se propaga por todo o meioTransmissão se propaga por todo o meio Quadros escutados por todas as estaçõesQuadros escutados por todas as estações
Estação destino do quadro o copiaEstação destino do quadro o copia Transmissões precisam ser controladasTransmissões precisam ser controladas
Para evitar colisões e monopolização do meioPara evitar colisões e monopolização do meio Um terminador absorve quadros ao final do meioUm terminador absorve quadros ao final do meio
Topologia em árvore generaliza barramentoTopologia em árvore generaliza barramento Vários cabos interligados por algum dispositivoVários cabos interligados por algum dispositivo Quadros enviados por uma estação propagam por Quadros enviados por uma estação propagam por
todos os cabostodos os cabos
Topologia em anelTopologia em anel
Um laço fechado de repetidores unidos por Um laço fechado de repetidores unidos por enlaces ponto-a-pontoenlaces ponto-a-ponto
Recebe dados em um enlace e retransmite em outroRecebe dados em um enlace e retransmite em outro Enlaces unidirecionaisEnlaces unidirecionais Estações associadas a repetidoresEstações associadas a repetidores
Transmissão dos quadrosTransmissão dos quadros Circulam por todas as estaçõesCirculam por todas as estações Estação destino reconhece endereço e copia o Estação destino reconhece endereço e copia o
quadroquadro Quadro circula de volta à origem, que o retira do Quadro circula de volta à origem, que o retira do
anelanel Controle de acesso ao meio determina quando uma Controle de acesso ao meio determina quando uma
estação pode inserir um quadroestação pode inserir um quadro
Topologia em estrelaTopologia em estrela
Cada estação se conecta a um equipamento Cada estação se conecta a um equipamento centralcentral
Equipamento central pode conectar em nível físicoEquipamento central pode conectar em nível físico Topologia em estrela física, mas barramento lógicoTopologia em estrela física, mas barramento lógico Somente uma estação transmite de cada vezSomente uma estação transmite de cada vez Ex: antigos hubs em redes Ethernet ...Ex: antigos hubs em redes Ethernet ...
Ou equipamento central funciona como comutador de Ou equipamento central funciona como comutador de quadros (nível de enlace)quadros (nível de enlace) Topologia em estrela física e lógicaTopologia em estrela física e lógica Múltiplas estações podem transmitir Múltiplas estações podem transmitir simultaneamentesimultaneamente
Ex: Ethernet comutada (uso de Ex: Ethernet comutada (uso de switchesswitches))
Acesso ao meio (MAC)Acesso ao meio (MAC)
Uso de meio compartilhado implica controle de Uso de meio compartilhado implica controle de acesso ao meio (protocolo MAC)acesso ao meio (protocolo MAC)
Disciplina as transmissões das estaçõesDisciplina as transmissões das estações Transmissões interferentes causam colisõesTransmissões interferentes causam colisões Protocolo MAC procura evitar e/ou tratar colisõesProtocolo MAC procura evitar e/ou tratar colisões
Abordagens para acesso ao meio:Abordagens para acesso ao meio: Acesso aleatórioAcesso aleatório: CSMA/CD, CSMA/CA: CSMA/CD, CSMA/CA Acesso ordenadoAcesso ordenado: passagem de : passagem de tokentoken, , pollingpolling, ,
reservareserva
Acesso ao meio (MAC)Acesso ao meio (MAC)
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório Quando uma estação pode acessar o meio ?Quando uma estação pode acessar o meio ? O que faz uma estação se o meio estiver O que faz uma estação se o meio estiver
ocupado ?ocupado ? Como uma estação determina o sucesso ou falha Como uma estação determina o sucesso ou falha
de uma transmissão ?de uma transmissão ? O que faz uma estação se ocorrer uma colisão ?O que faz uma estação se ocorrer uma colisão ?
Acesso ao meio (MAC)Acesso ao meio (MAC)
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório Evolução dos MACs:Evolução dos MACs:
MA CSMA
CSMA/CD
CSMA/CA
(Múltiplo Acesso)
23
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Conhecido como Conhecido como AlohaAloha e criado nos anos 1970 e criado nos anos 1970 Originalmente para redes por rádio a 9600 bpsOriginalmente para redes por rádio a 9600 bps Estações podiam transmitir a qualquer momentoEstações podiam transmitir a qualquer momento Detecção de colisão via ausência de confirmaçãoDetecção de colisão via ausência de confirmação
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Fluxograma do protocolo Fluxograma do protocolo AlohaAloha
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
MA (MA (Multiple Access)Multiple Access) Aproveitamento do meio: Aproveitamento do meio:
Aloha puro: 18%Aloha puro: 18% Aloha segmentado: 36%Aloha segmentado: 36%
G: tráfego oferecidoG: tráfego oferecido
S: vazão (throughput)S: vazão (throughput)
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
MA (MA (Multiple Access)Multiple Access)
ProblemasProblemas:: Não há de fato coordenação entre as estaçõesNão há de fato coordenação entre as estações Estações não tentam evitar colisõesEstações não tentam evitar colisões Colisões são detectadas indiretamente:Colisões são detectadas indiretamente:
✔ Demora para a detecçãoDemora para a detecção✔ Transmissões ocupam o meio até o fim, Transmissões ocupam o meio até o fim,
mesmo estando com problemamesmo estando com problema
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA (CSMA (Carrier Sense Multiple Access)Carrier Sense Multiple Access)
Detecção de portadora antes de transmitirDetecção de portadora antes de transmitir Estações escutam o meio antes de transmitirEstações escutam o meio antes de transmitir Existência de portadora faz com que estação Existência de portadora faz com que estação
atrase a transmissão por um tempo aleatório atrase a transmissão por um tempo aleatório ((backoffbackoff))
Ainda assim pode haver colisões:
✔ Atraso de propagação dos quadros no meio
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA (CSMA (Carrier Sense Multiple Access)Carrier Sense Multiple Access)
Estratégias de persistência: persistente ou não-Estratégias de persistência: persistente ou não-persistentepersistente
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA (CSMA (Carrier Sense Multiple Access)Carrier Sense Multiple Access)
Aproveitamento do meioAproveitamento do meio Probabilidades menores para persistência Probabilidades menores para persistência
aproveitam melhor o meio ...aproveitam melhor o meio ...
... mas geram maiores atrasos de transmissão !
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA/CD (CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Detection)
Igual ao CSMA, porém estações continuam Igual ao CSMA, porém estações continuam escutando o meio ao transmitiremescutando o meio ao transmitirem
Se o que é recebido difere do transmitido, então há Se o que é recebido difere do transmitido, então há uma colisãouma colisão
A detecção de colisão causa a interrupção da A detecção de colisão causa a interrupção da transmissãotransmissão
Ao se abortar a transmissão, economiza-se tempo Ao se abortar a transmissão, economiza-se tempo de utilização do meio !de utilização do meio !
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA/CD (CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Detection)
Fluxograma para o CSMA/CD
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA/CDCSMA/CD Atraso de propagação = Atraso de propagação = ττ Detecção de colisão pode levar até 2Detecção de colisão pode levar até 2ττ Quadro deve ocupar o meio por um tempo de no Quadro deve ocupar o meio por um tempo de no
mínimo 2mínimo 2τ (chamado de τ (chamado de tempo de slottempo de slot))
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA/CD (CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Detection)
Eficiência no uso do canal:Eficiência no uso do canal:
B = largura de bandaB = largura de banda
L = distância máxima no meio de transmissãoL = distância máxima no meio de transmissão
F = tamanho do quadroF = tamanho do quadro
c = velocidade de propagação do sinal no meioc = velocidade de propagação do sinal no meio
Obs: válida para cargas altas de transmissão, e Obs: válida para cargas altas de transmissão, e probabilidade de retransmissão constante em cada slotprobabilidade de retransmissão constante em cada slot
E=1
12BLe
cF
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
CSMA/CD (CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)Detection)
Desempenho aproximadoDesempenho aproximado
Obs: Taxa de 10 Mbps Tempo de slot de
512 bits
MACs para acesso aleatórioMACs para acesso aleatório
Resumo:Resumo:
MACs para acesso aleatório funcionam bem com MACs para acesso aleatório funcionam bem com cargas baixas e médias de transmissãocargas baixas e médias de transmissão
São ditos São ditos MACs com contençãoMACs com contenção: estações competem : estações competem pelo uso do meiopelo uso do meio
MACs de fácil implementaçãoMACs de fácil implementação
Muito usados em redes locais: todas variações de Muito usados em redes locais: todas variações de Ethernet usam CSMA/CDEthernet usam CSMA/CD