UNIPE Aula CC RSD CamadadeEnlace

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Redes e Sistemas Distribuídos

(Redes I)

Camada de Enlace (Parte 1)

Prof. Felipe Soares

felipesoaresdo@gmail.com

UNIPE – Centro Universitário de João Pessoa Curso de Ciências da Computação

Modelo OSI

versus

TCP/IP

Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Dados Aplicação Transporte Rede

HTTP, FTP, Telnet, IRC, SMTP, POP3, DNS, SNMP, TFTP ASCII, EBCDIC, GIF, JPEG, MPEG, MIDI, MP3, WAV

NetBIOS over TCP (NBT), RPC, NFS

TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) ICMP, IP, ARP

802.3/Ethernet II, FDDI, 802.11, ATM, PPP, FrameRelay, ISDN

OSI TCP/IP Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Dados Física Aplicação Transporte Rede Acesso a Rede DADOS DADOS DADOS SEGMENTO PACOTE QUADRO BITS Applicações Usuários Format/Compact/Criptog Mantem os dados de diferentes

apps separados

Segmenta-Reagrupa/Controla fluxo dados e recuperação erros

Determinação de Melhor Caminho entre Redes (End Logico)

Preparação e Controle sobre a transmissão física (End Fisico)

Transmissão Física PC PC PC PC Router Switch, NIC HUB

Serviços das Camadas PDU (Protocol Data Unit)

Dispositivos

Enlace Dados Enlace Dados

Paralelo entre as camadas

A camada de Aplicação fornece a interface

para o usuário.

A camada de transporte é responsável pela

divisão e gerenciamento das comunicações

entre os processos que são executados nos

dois sistemas finais (fim a fim).

Os protocolos da camada de rede

organizam os dados de comunicação de modo que eles possam viajar através da

conexão de rede a partir do host de origem

até o host de destino.

Motivação

 Para que os pacotes da camada de Rede sejam

transportados host-a-host, eles devem atravessar redes físicas, com diferentes meios, como: fios de cobre, microondas, fibras óticas e links de satélite.

A camada de rede não tem suporte para acessar diretamente estes diferentes meios.

Qual o próximo nível de

granularidade???

Camada de Enlace

 Fornece uma interface de serviços muito bem definida à

camada de rede.

 A camada de enlace assegura que os dados sejam

transmitidos ao equipamento apropriado e converte os dados

vindos da camada superior (rede) em bits.

 Isso torna possível a transmissão através de meios físicos,

como cabos, definidos da camada física.

 A camada de enlace formata a mensagem em quadros e

adiciona um cabeçalho customizado contendo o endereço de

hardware (MAC address).

 Responsável pelo endereçamento físico na rede local.

Diferente da camada de rede que trata endereçamento lógico.

Responsável pelo comunicação entre

os nós de um único enlace Responsável pelo comunicação

entre

Papel

O papel da camada de enlace é preparar os

pacotes da camada de Rede para

transmissão nos diferentes meios físicos.

Serviços principais

Permite às camadas superiores acessarem o

meio usando técnicas como enquadramento.

Controla como o dado é colocado sobre o

meio e é recebido do meio usando técnicas

como o controle de acesso ao meio e

Encapsulamento

9 mensagem segmento pacote quadro aplicação transporte rede enlace física H_t H_n H_l M Ht Hn M H_t M M destino H_t H_n H_l M H_t H_n M H_t M M rede enlace física enlace física H_t H_n H_l M Ht Hn M Ht Hn Hl M H_t H_n M H_t H_n H_l M H_l H_n H_t M roteador switch aplicação transporte rede enlace física Pacote Quadro Quadro

Encapsulamento

DADOS DADOS CABEÇALHO TCP DADOS CABEÇALHO TCP CABEÇALHO IP DADOS CABEÇALHO TCP CABEÇALHO IP CABEÇALHO ETHERNET RODAPÉ

ETHERNET Pacote Ethernet

Pacote IP Pacote TCP Pacote da Aplicação

Criação de um quadro

Contém informações de controle Dados da camada de rede Contém informações de controle e endereçamento Fonte: Cisco

Onde é implementada a camada de

enlace?

Sub-camadas

A sub-camada superior define os processos

de software que fornecem serviços aos protocolos da camada de Rede.

A sub-camada inferior define os processos

de acesso ao meio realizados pelo hardware.

Sub-camadas (Enlace)

 Subnível superior - A subcamada LLC coloca uma informação no quadro que identifica qual protocolo da camada de rede está sendo usado. Esta

informação permite que múltiplos protocolos da camada 3, como o IP e o IPX, utilizem a mesma interface e meio de rede.

 Subnível inferior – A subcamada MAC fornece o

endereçamento da camada de enlace e delimitação de dados de acordo com as exigências de

sinalização física do meio e do tipo de protocolo da camada de Enlace em uso.

Tipos de Enlace

Ponto-a-ponto

2 elementos fazem uso exclusivo do canal Exemplo: PPP (dial-up)

Difusão (broadcast)

Um único canal é usado por vários elementos É preciso controlar a competição

Exemplos: Ethernet (802.3), Wireless LAN

(802.11)

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Protocolos de Acesso Múltiplo

 Canal compartilhado

 Quando 2+ usam ao mesmo tempo: Interferência (colisão)  Colisão significa perda (nenhum usa o canal)

 Princípios básicos

 Todos devem ter a chance de falar  Não fale até que chegue a sua vez  Não monopolize a conversação  Levante a mão quando desejar falar  Não interrompa quem está falando  Não durma quando estiverem falando  Protocolo de Controle de Acesso ao Meio

 Algoritmo distribuído que determina quem pode transmitir

Particionamento do canal

Particionamento do canal

Dividem o canal em pequenos “pedaços” Alocam um pedaço para cada elemento Exemplo: TDMA, FDMA, CDMA

Acesso Aleatório

Acesso ao canal é livre (colisões podem ocorrer)

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CSMA-CD (

Carrier Sense Multiple

Access/Collision Detection

)

Problemática: Todas as estações concorrem

pelo uso do mesmo meio: Colisões

Surge a necessidade de dotar o nó de um

mecanismo para verificar a existência de colisões.

Isso é conseguido permitindo ao nó

remetente escutar o meio de transmissão, antes de enviar.

Está técnica além de escutar o meio antes

de transmitir, atua também durante a transmissão.

CSMA-CD

 Idéia básica do CSMA-CD

Escute o meio antes de transmitir

Se o canal está ocupado, adie a transmissão

Se o canal está livre, transmita

 Persistent CSMA

Tenta imediatamente quando o canal fica livre

Pode causar instabilidade

 Non persistent CSMA

Tenta após um tempo aleatório

 Mesmo assim, colisões ainda podem acontecer

Atraso de propagação

2 estações escutam o meio livre e transmitem ao

mesmo tempo

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Tipos de protocolos de acesso ao

meio

 Protocolos de Acesso Múltiplo (MAC protocols) são

usados em LANs para controlar o acesso ao canal

 Token Rings

IEEE 802.5 (IBM token ring), 16Mbps

FDDI (Fiber Distributed Data Interface), até 200

nós, 100Mbps.

 Ethernet - a mais usada

Aplica o protocolo CSMA/CD

Ethernet, 10Mbps (IEEE 802.3),

Fast Ethernet, 100Mbps

Giga Ethernet 1000 Mbps

Enderço MAC

O endereço MAC (Media Access Control) é

o endereço físico da interface de rede.

É um endereço de 48 bits, representando

em Hexadecimal.

Exemplo: 00:00:5E:00:01:03

Os três primeiros octetos são destinados

à identificação do fabricante.

Não existem, teoricamente, duas placas

com o mesmo endereço MAC.

Comandos para verificação do

endereço MAC

Windows -> ipconfig /all

ARP (Protocolo para resolução de

endereços)

Cada nó (host ou roteador) tem em sua

RAM uma tabela ARP que contém mapeamentos de endereços IP para endereços MAC.

A tabela ARP também contém um valor de

tempo de vida (TTL) que indica quando cada mapeamento será apagado da tabela.

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Referências

Kurose: Redes de Computadores e a

Internet

Adaptado do material de aula Prof. Denio

Mariz

Adaptado do material de aula Prof. Gerson

de Castro

Wendell Odom - Guia oficial de

certificação (CCENT/CCNA ICND1)