Redes de Computadores. Prof. André Y. Kusumoto

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Prof. André Y. Kusumoto

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Nível de Enlace

• A comunicação entre dois equipamentos geograficamente separados

envolve uma infraestrutura física de comunicação que é formada pela

interligação, ponto-a-ponto, de vários pontos intermediários

Enlace (link)

• Pode existir um número variado de enlaces (entre origem e destino), cada

um com um diferente tipo de tecnologia de interconexão

• Composto por um meio físico – par trançado, fibra óptica ou o próprio ar

• Pode ser dedicado (ponto-a-ponto) ou compartilhado (broadcast)

• Ex. Viagem SP-Paris

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Controle lógico do enlace

Enquadramento

•Quadros (frames) – cabeçalho + dados

•Delimitar onde um quadro inicia, o que forma o cabeçalho e o que são dados

•Marcas especiais de início e fim, marca de início seguida pelo tamanho do quadro ou ainda uma marca de início e um silêncio (repouso) no final da transmissão.

Endereçamento

•Enlaces compartilhados (broadcast) •Identificar o destino

•Endereço físico – MAC (Media Access Control) Address •Cabeçalho da camada de enlace

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Controle lógico do enlace

Detecção e correção de erros

•A comunicação entre dois pontos é suscetível a erros

•Detectar e descartar ou Detectar e corrigir

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Métodos de detecção e correção de erros

Definição

• A ocorrência de erros em uma transmissão de dados, é motivada por diversas causas, como por exemplo, ruído, falha na sincronização do receptor em relação ao transmissor, defeitos nos componente, etc.

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Técnicas para Detecção de Erros

• Baseados no uso de uma função de cálculo, usando o conjunto

de dados a serem transmitidos como seu parâmetro de entrada

• O transmissor efetua o cálculo dessa função e envia junto aos

dados. O destino ao receber os dados, realiza o mesmo cálculo

e compara com o resultado com o valor recebido

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Técnicas para Detecção de Erros

Cálculo de Paridade

Caractere

•Esta técnica consiste em acrescentar um bit extra ao caractere, provocando um número par (ou impar) em relação ao número total de bits “1”s.

•O receptor calcula um novo bit de paridade para cada caractere em cima dos bits recebidos e compara este bit com aquele enviado pelo transmissor.

•Se forem iguais, a transmissão é considerada correta; se não, haverá necessidade de retransmissão do caractere.

•Incapaz de detectar erros aos pares.

Paridade Par

Paridade Impar

Caractere Bit de Paridade Seqüência a Transmitir

1000100 0 10001000

1110000 1 11100001

Caractere Bit de Paridade Seqüência a Transmitir

1000100 1 10001001

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Método da Paridade Combinada

• A paridade vertical, denominada VRC (Vertical Redundancy Checking), consiste em acrescentar um bit de paridade para cada caractere transmitido.

• A paridade longitudinal (ou paridade horizontal), denominada LRC (Longitudinal Redundancy

Checking) , consiste em acrescentar um bit de paridade para cada nível (posição) de bit dentro do byte de um bloco.

• A utilização desses dois métodos (VRC + LRC) em conjunto, dá-se o nome de paridade

combinada.

• A paridade combinada possibilita a formação de um BCC (Block Check Character), obtido de todos bits formados pela paridade horizontal.

• Quando a mensagem chegar ao seu destino, o equipamento receptor calcula um novo BCC a partir dos bits recebidos e compara-o com o BCC recebido ao final da mensagem.

• Ocorrendo a igualdade entre esses BCCs, a mensagem recebida será considerada correta, sendo aceita e processada. Caso contrário, a mensagem será considerada incorreta, pedindo-se, assim, a retransmissão da mensagem.

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Método da Paridade Combinada

• Vejamos a transmissão do texto “MENSAGEM”, utilizando paridade par, com código ASCII. Texto recebido sem erro

M E N S A G E M BCC Bit 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 2 0 0 1 1 0 1 0 0 1 3 1 1 1 0 0 1 1 1 0 4 1 0 1 0 0 0 0 1 1 5 0 0 0 1 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Bit 7 1 1 1 1 1 1 1 1 0 VRC => 0 1 0 0 0 0 1 0 0 <= LRC

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Técnicas para Detecção de Erros

Soma de Verificação (Checksum)

•Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b.

•A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário.

•O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum •O receptor agrupa os dados recebidos em k bits. Depois efetua a soma, inclusive com o checksum.

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Soma de Verificação (Checksum)

Dados a serem transmitidos: 10101001 00111001

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001

Técnicas para Detecção de Erros

0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 10101001 00111001 Soma checksum k = 8 k = 8

Os b bits de dados a serem transmitidos são agrupados em porções menores, de k bit, múltiplos de b.

A seguir, cada grupo (de k bits) é usado como argumento de um função cumulativa. Tipicamente, somatório binário.

O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum O receptor agrupa os dados recebidos em k bits.

Depois efetua a soma, inclusive com o checksum.

O complemento de 1 do resultado desta soma deve ser igual a zero (ausência de erros)

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 00011101 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum

O receptor agrupa os dados recebidos em k bits.

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001 00011101

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 00011101 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001 00011101

Receptor

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 00011101 10101001 00111001 00011101 Soma checksum 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

O valor resultante sofre uma operação de complemento de 1, formando o checksum

O receptor agrupa os dados recebidos em k bits.

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001 00011101

Receptor

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 00011101 10101001 00111001 00011101 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

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Soma de Verificação (Checksum)

Transmissor

Transmissão: 10101001 00111001 00011101

Receptor

Técnicas para Detecção de Erros

10101001 00111001 Soma 11100010 checksum 00011101 10101001 00111001 00011101 Soma 11111111 checksum 00000000 Se ZERO, OK! 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 1 = 0 Transporte de 1 1 + 1 + 1 = 1 Transporte de 1 k = 8

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Técnicas para Detecção de Erros

CRC (Cyclic Redundancy Checking)

•O CRC, ou método de detecção polinomial, é um processo de checagem de erros mais sofisticado e utilizado que o método da paridade combinada.

•Na transmissão, os dados a serem transmitidos são transformados em um polinômio D(x), em função dos “0”s e “1”s.

•O polinômio D(x) é multiplicado pelo termo de maior grau de um polinômio gerador G(x). •O resultado desta multiplicação será um novo polinômio D’(x) que será dividido pelo polinômio gerador G(x).

•O resto desta divisão R(x) será enviado ao término da transmissão de D(x) (pode ser chamado de BCC, FCS, etc).

•Na recepção, os dados recebidos serão divididos pelo mesmo polinômio gerador G(x). •Se o resto desta divisão for igual a zero, significa que ao houve erros na transmissão; caso contrário, foi detectado erro na transmissão, sendo necessária a retransmissão da

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CRC - Cyclic Redundancy Checking

Exemplo:

Seja a seqüência 10111011 a ser transmitida utilizando o método polinomial com polinômio gerador G(x) = x3 + x2 + x, então:

D(x) = 1.x7_{+ 0.x}6_{+ 1.x}5_{+ 1.x}4_{+ 1.x}3_{+ 0.x}2_{+ 1.x}1_{+ 1.x}0_{= x}7

+ x5_{+ x}4_{+ x}3_{+ x + 1}

Multiplicando D(x) pelo termo de maior grau G(x):

x7_{+ x}5_{+ x}4_{+ x}3_{+ x + 1}

x3

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CRC - Cyclic Redundancy Checking

Dividindo D’(x) por G(x): x10_{+ x}8_{+ x}7_{+ x}6_{+ x}4_{+ x}3 _x3_{+ x}2_{+ x} x10_{+ x}9_{+ x}8 _x7 _{+ x}6 _{+ x}5 _{+ x}4 _{+ x}3 _{+ 1} x9 _{+ x}7 _{+ x}6 x9 _{+ x}8 _{+ x}7 x8 _{+ x}6 _{+ x}4 x8 _{+ x}7 _{+ x}6 x7 _{+ x}4 _{+ x}3 x7 _{+ x}6 _{+ x}5 x6 _{+ x}5 _{+ x}4 _{+ x}3 x6 _{+ x}5 _{+ x}4 x3 x3 _{+ x}2 _{+ x} x + x

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CRC - Cyclic Redundancy Checking

R(x) = x2_{+ x = 110 (1.x2 + 1.x1 + 0.x0)}

R(x) será enviado ao final da sequência D(x), ou seja:

T(x) = 10111011 110

Na recepção, a sequência recebida 10111011 110 será dividida pelo mesmo G(x):

Dados recebidos: 1.x10_{+ 0.x}9_{+ 1.x}8_{+ 1.x}7_{+ 1.x}6_{+ 0.x}5_{+ 1.x}4_{+ 1.x}3_{+ 1.x}2_{+ 1.x}1_{+ 0.x}0 = x10_{+ x}8_{+ x}7_{+ x}6_{+ x}4_{+ x}3_{+ x}2_{+ x}1 T(x) = 10111011 . 110 D(x) R(x)

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CRC - Cyclic Redundancy Checking

Resto = 0, indicando que não houve erros na transmissão. Se o resto fosse diferente de zero, haveria necessidade de se retransmitir toda a sequência enviada pelo

transmissor. x10_{+ x}8_{+ x}7_{+ x}6_{+ x}4_{+ x}3_{+ x}2 _{+ x} _x3_{+ x}2 _{+ x} x10_{+ x}9_{+ x}8 _x7_{+ x}6_{+ x}5_{+ x}4_{+ x}3 _{+ 1} x9_{+ x}7_{+ x}6 x9_{+ x}8_{+ x}7 x8_{+ x}6_{+ x}4 x8_{+ x}7_{+ x}6 x7_{+ x}4_{+ x}3 x7_{+ x}6_{+ x}5 x6_{+ x}5_{+ x}4 _{+ x}3 x6_{+ x}5_{+ x}4 x3_{+ x}2_{+ x} x3_{+ x}2_{+ x} 0

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CRC - Cyclic Redundancy Checking

• Os polinômios geradores padronizados, em sistemas síncronos, são apresentados na tabela abaixo.

Padrão Polinômio Gerador

CRC-12 x12_{+ x}11_{+ x}3_{+ x}2_{+ x + 1}

CRC-16 x16_+x15_+x2₊₁