08 camada enlace

(1)

Camada de Enlace

Detecção e Correção de Erros

(2)

Detecção e Correção de Erros

•  _{Uma
rede
deve
garan6r
que
os
dados}

recebidos sejam idên6cos àqueles enviados.

•  _{Em
qualquer
instante,
dados
transmi6dos
de}

um nó ao nó seguinte podem ser corrompidos no caminho.

•  _{Algumas
aplicações
exigem
mecanismos}

(3)

Tipos de Erros

•  _{Toda
vez
que
uma
cadeia
de
bits
ﬂui
de
um}

ponto a outro de uma rede de

computadores, eles estão sujeitos a alterações imprevisíveis por causa de

interferências.

•  _{Um
erro
de
bit
signiﬁca
que
apena
1
bit
de}

determinada unidade de dados foi alterado de 1 para 0 ou de 0 para 1.

•  _{Os
erros
de
bit
são
o
6po
de
erro
de
menor}

(4)

(5)

Tipos de Erros

•  _{Já
o
erro
de
rajada
signiﬁca
que
2
ou
mais}

bits na unidade de dados foram corrompidos.

•  _{Não
signiﬁca
que,
necessariamente,
os
erros}

ocorrem em bits consecu6vos.

•  _{O
comprimento
da
rajada
é
medido
do}

primeiro bit corrompido até o úl6mo.

•  _{É
mais
provável
a
ocorrência
de
erros
de}

(6)

(7)

Redundância

•  _{Para
detectar
ou
corrigir
erros,
precisamos}

enviar bits extras (redundantes) junto com os dados.

(8)

Detecção X Correção

•  _{Corrigir
erros
em
uma
transmissão
de
dados}

é muito mais diacil que a detecção.

•  _{Na
detecção
de
erros,
estamos
apenas}

veriﬁcando se ocorreu algum erro.

•  _{Na
correção
de
erros,
precisamos
saber
o}

número exato de bits que foram corrompidos e, mais importante, sua localização na

(9)

Correção Antecipada X

Retransmissão

•  _{Na
correção
antecipada
de
erros,
o
receptor}

tenta adivinhar a mensagem pelo uso de bits redundantes. Isto é possível se a quan6dade de bits for pequena.

•  _{Na
correção
por
retransmissão,
o
receptor}

detecta a ocorrência de um erro e solicita ao emissor para reenviar a mensagem. O

reenvio é repe6do até que a mensagem chegue livre de erros.

(10)

Códigos de Erros

•  _{A
redundância
pode
ser
implementada
por}

meio de vários métodos de codiﬁcação.

•  _{O
emissor
adiciona
bits
redundantes
que}

tenham relação com os bits reais. •  _{Código
de
blocos.}

(11)

Códigos de Blocos

•  _{Uma
mensagem
é
dividida
em
blocos,
cada}

um deles com k bits (palavras de dados).

Adicionamos r bits redundantes a cada bloco para obter o comprimento n = k + r.

•  _{Os
blocos
redundantes
de
n
bits
são}

chamados palavras de código.

•  _{O
processo
de
codiﬁcação
de
blocos
é}

simples, como uma relação de um-‐para-‐um.

•  _{A
mesma
palavra
de
dados
é
sempre}

(12)

Códigos de Blocos

•  _{Vamos
ler
na
página
272
do
PLT
como
se
dá
a}

detecção de erros via códigos de blocos.

Palavras de Dados Palavras de Código

00 000

01 011

10 101

(13)

Códigos de Blocos

•  _{Na
correção
de
erros,
o
receptor
precisa}

encontrar (ou adivinhar) a palavra de código que foi originalmente transmi6da.

•  _{Podemos
dizer
que
precisamos
de
mais
bits}

redundantes para a correção que para a detecção de erros.

(14)

Códigos de Blocos

Palavras de Dados Palavras de Código

00 00000

01 01011

10 10101

(15)

Camada de Enlace

Controle do Enlace de Dados

(16)

(17)

Controle do Enlace de Dados

•  _{As
duas
principais
funções
da
camada
de}

enlace de dados são o controle do enlace e o controle de acesso ao meio de transmissão.

•  _{Entre
as
funções
do
controle
de
enlace,}

temos a montagem e a delimitação de

frames e a implementação de mecanismos de controle de ﬂuxo e de erros por meio de protocolos de comunicação implementados via sokware, os quais possibilitam uma

(18)

Framing

•  _{A
camada
de
enlace
precisa
empacotar
bits}

em frames de modo que cada frame seja dis6nguível um do outro.

•  _{Frames
podem
ter
tamanho
ﬁxo
ou
variável.}

Para tamanho fixo, não é necessário definir os limites do frame. Já para o de tamanho variável, precisamos de métodos eficientes para definir o final de um frame e o início do seguinte.

(19)

Protocolos

•  _{Stop-‐and-‐wait:
O
emissor
envia
um
frame,}

aguarda até receber conﬁrmação do receptor (OK para prosseguir) e então envia o próximo frame.

(20)

Protocolos

•  _{Código
stop-‐and-‐wait
no
emissor.}

canSend = true; //permite enviar o primeiro frame while(true){

WaitForEvent(); //fica inativo até ocorrência de evento if(Event(RequestToSend) AND canSend){

GetData(); MakeFrame(); SendFrame(); canSend = false; } WaitForEvent(); if(Event(ArrivalNotification)){

(21)

Protocolos

•  _{Código
stop-‐and-‐wait
no
receptor.}

while(true){

WaitForEvent(); //fica inativo até ocorrência de evento if(Event(ArrivalNotification)){ ReceiveFrame(); ExtractData(); Deliver(data); SendFrame(); //ACK } }

(22)

(23)

Protocolos

•  _{Janela
deslizante:
é
um
conceito
abstrato} que deﬁne o intervalo dos números de

sequência que são gerenciados tanto no emissor quanto no receptor.

(24)

(25)

(26)

(27)

Camada de Enlace Acesso Múltiplo

(28)

Acesso Múl6plo

•  _{Quando
temos
um
canal
dedicado,
a}

comunicação é mais fácil.

•  _{Quando
nós
ou
estações
são
conectados
e}

usam um enlace comum, chamado enlace múl6plo ou broadcast, precisamos de um

protocolo de acesso múl6plo para coordenar o acesso ao meio asico (link).

•  _{O
problema
de
controlar
o
acesso
ao
meio
é}

(29)

Acesso Múl6plo

Protocolos de Acesso Múl6plo Acesso Randômico ALOHA CSMA CSMA/CD Acesso Controlado Reserva6on Pooling Token passing Canalização FDMA TDMA CDMA

(30)

Acesso Randômico

•  _{Nestes
métodos,
nenhuma
estação
é}

superior e ninguém exerce controle sobre o outro.

•  _{Não
existe
um
momento
programado
para}

uma estação transmi6r.

•  _{Nenhuma
regra
especiﬁca
qual
estação
deve}

ser a próxima a transmi6r.

•  _{Se
mais
de
uma
estação
enviar
dados
ao}

(31)

Acesso Randômico

•  _{Quando
a
estação
pode
ter
acesso
ao
meio}

de transmissão?

•  _{O
que
a
estação
pode
fazer
caso
o
meio}

esteja ocupado?

•  _{Como
a
estação
pode
determinar
se
a}

transmissão foi bem sucedida ou não?

•  _{O
que
a
estação
pode
fazer
caso
exista
um}

(32)

ALOHA

•  _{Primeiro
método
deste
6po
desenvolvido
em}

1970 na Universidade do Havaí.

•  _{Aloha
Simples:
a
ideia
é
simples..
Cada}

estação envia um frame toda vez que 6ver um para enviar. Existe a possibilidade de colisão. Após algumas tenta6vas de

retransmissão, uma estação “desiste” e tenta mais tarde.

(33)

ALOHA

•  _{SloCed
Aloha:
divide-‐se
o
tempo
em
slots
de}

t segundos e forçamos as estações a

transmi6r somente no início de cada 6me slot.

(34)

CSMA

•  _{Carrier
Sense
Mul6ple
Access.}

•  _{Criado
para
reduzir
a
chance
de
colisão.}

•  _{Exige
que
cada
estação
“escute”,}

primeiramente, a rede antes de iniciar a transmissão.

•  _{Baseia-‐se
no
princípio
“escutar
antes
de}

(35)

CSMA/CD

•  _{Carrier
Sense
Mul6ple
Access
with
Collision}

Detec6on.

•  _{O
CSMA
não
especiﬁca
o
procedimento
a
ser}

seguido após uma colisão. O CSMA/CD estende o algoritmo para tratar colisões.

•  _{A
estação
monitora
con6nuamente
o
meio}

de transmissão após ele transmi6r um frame para veriﬁcar se a transmissão foi bem

sucedida. Caso tenha sido, a estação ﬁnaliza, caso contrário, há uma colisão e o frame é

(36)

CSMA/CA

•  _{Carrier
Sense
Mul6ple
Access
with
Collision}

Avoidance.

•  _{O
conceito
básico
de
CSMA/CD
é
a}

capacidade de uma estação detectar uma colisão.

•  _{Em
uma
rede
sem
ﬁo,
não
há
como}

iden6ﬁcar uma colisão!

•  _{Três
estratégias:
interframe
space,}

(37)

CSMA/CA

•  _{Interframe
space
(IFS):
quando
um
canal
se} encontra ocioso, a estação aguarda por certo período.

•  _{ContenHon
window:
divisão
de
tempo
em} slots.

•  _{Acknowledgments:
emissores
e
receptores} trabalham com conﬁrmação de recebimento de frames.

(38)

Acesso Controlado

•  _{Neste
6po
de
acesso,
as
estações
combinam}

entre si para saber qual delas tem autorização para transmi6r.

•  _{Uma
estação
não
pode
transmi6r
a
menos}

(39)

Reserva6on

•  _{No
método
reservaHon,
uma
estação
precisa}

fazer uma reserva antes de enviar dados.

•  _{O
tempo
é
dividido
em
intervalos.}

•  _{Em
cada
intervalo,
um
frame
de
reserva}

precede os frames de dados enviados naquele intervalo.

(40)

Polling

•  _{O
polling
funciona
em
topologias
nas
quais}

um disposi6vo é designado como estação

primária e os demais como estações secundárias.

•  _{Todas
as
trocas
de
dados
devem
ser
feitas}

(41)

Token Passing

•  _{No
método
token
passing,
as
estações
em}

uma rede são organizadas em um anel lógico.

•  _{Para
cada
estação,
existe
um
antecessor
e}

um sucessor.

•  _{A
estação
atual
é
aquela
que
está
acessando}

o canal no momento.

•  _{O
direito
será
passado
ao
sucessor
quando
a}

estação não 6ver mais dados a enviar.

(42)

Canalização

•  _{Método
de
acesso
múl6plo
no
qual
a
largura}

de banda disponível de um enlace é

compar6lhada no tempo, em frequência ou por código, entre diferentes estações.

(43)

FDMA

•  _{Frequency-‐Division
Mul6ple
Access.}

•  _{A
largura
de
banda
disponível
é
dividida
em}

faixas de frequência.

•  _{É
alocada
uma
faixa
de
frequência
para
cada}

(44)

TDMA

•  _{Time-‐Division
Mul6ple
Access.}

•  _{As
estações
compar6lham
a
largura
de
banda}

do canal do tempo.

•  _{É
alocado
um
slot
de
tempo
para
cada}

estação, durante o qual ela pode enviar dados.

(45)

CDMA

•  _{Code-‐Division
Mul6ple
Access.}

•  _{Difere
do
FDMA,
pois
somente
um
canal}

ocupa a largura de banda inteira do enlace.

•  _{Difere
do
TDMA
porque
todas
as
estações}

podem enviar dados simultaneamente, não há compar6lhamento de tempo.

•  _{Signiﬁca
que
a
comunicação
se
dá
por}

(46)