REDES E SISTEMAS INTERNET

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REDES E SISTEMAS

INTERNET

Camada de Enlace

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Roteiro

•

Introdução

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Introdução

•

Recapitulando:

Protocolo da camada 5

Protocolo da camada 4 Protocolo da

camada 3 Protocolo da

camada 2

Máquina de origem Máquina de destino

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Introdução

•

Layer 2

ou Camada de Enlace

• O foco desta camada é na comunicação que ocorre entre dois computadores adjacentes

•

Funções

• Fornecer uma abstração de linha ponto a ponto sem erros para a camada de rede

• Tratar erros de transmissão que podem ocorrer na camada física • Regular o fluxo de quadros entre computadores adjacentes

•

Para alcançar estes objetivos o primeiro passo é agrupar

uma sequência de bits em um quadro

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Introdução

•

Estrutura de um quadro (frame) da camada de enlace:

Pacote

Cabeçalho Payload Trailer Cabeçalho Payload Trailer Pacote

Máquina Transmissora Máquina Receptora

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Serviços para a Camada de Rede

•

O processo da camada de rede na origem entrega um

pacote para a camada de enlace da origem

• A função da camada de enlace é levar este pacote até a camada

de rede do destino

• Lembre-se que a abstração é de comunicação na horizontal, mas

na prática o pacote vai para camada de enlace e depois para física •

Os protocolos de enlace pode oferecer o seguinte:

• Serviço sem conexão e sem confirmação. • Serviço sem conexão e com confirmação.

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Serviços para a Camada de Rede

•

Serviço sem conexão e sem confirmação:

• A máquina de origem envia quadros independentes à máquina de destino, sem confirmação pela máquina de destino

• Se algum quadro for perdido devido a ruídos na linha não haverá

nenhuma tentativa de detectar os erros ou corrigi-los

• A recuperação ainda pode ser feita pelas camadas superiores • Quando usar:

• Quando a taxa de erros é muito baixa

• Quando é necessário comunicação em tempo real (voz/vídeo)

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Serviços para a Camada de Rede

•

Serviço sem conexão e com confirmação:

• A máquina de origem envia quadros independentes à máquina de destino mas cada quadro é individualmente confirmado

• Caso a confirmação não chegue após um tempo específico, o

quadro poderá ser enviado novamente

• Quando usar:

• Em canais não confiáveis

• É muito usado para comunicação sobre meio de transmissão sem fio • Frase para reflexão:

• “Oferecer recursos de confirmação no nível da camada de enlace de dados é uma questão de otimização, e não uma _{exigência!”}

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Serviços para a Camada de Rede

•

Serviço com conexão e com confirmação:

• É estabelecida uma conexão antes do início da transmissão e cada quadro é individualmente confirmado

• Neste caso, a camada 2 garante que todos os quadros serão

recebidos na ordem correta e uma única vez

• Quando usar:

• Em canais não confiáveis com elevados retardos

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Enquadramento

•

A divisão de um fluxo de bits em quadros permite que

sejam feitas checagens sobre a integridade dos bits

• A camada física pode perder bits ou mesmo inverter 0s e 1s • Conceito de total de verificação (checksum)

•

Como delimitar o início de um quadro e o final do

anterior?

• Mecanismos usados:

• Contagem de caracteres.

• Bytes de flags, com inserção de bytes.

• Flags iniciais e finais, com inserção de bits.

• Os protocolos podem usar também uma combinação destes

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Enquadramento

•

Contagem de caracteres.

• Ideia simples e “aparentemente” boa.

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Enquadramento

•

Contagem de caracteres.

• É fácil ocorrer problemas  troca de um bit no contador pode colocar tudo a perder!

• Raramente usado nos dias atuais.

Erro

Frame 1 Frame 2 (incorreto)

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Enquadramento

•

Bytes de flags



são usados símbolos especiais no início

e fim dos quadros para enquadramento.

• Contorna o problema do método anterior!

• O que fazer caso o símbolo FLAG ocorra na área de dados?

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Enquadramento

•

Bytes de flags com inserção de bytes.

• São colocados bytes de escape antes de bytes de flags que ocorram na área de dados!

• Este mecanismo é usado no protocolo PPP (simplificação)

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Enquadramento

•

Flags iniciais e finais com inserção de bits.

• O problema do método anterior é que ele trabalha no nível de byte.

• Considera-se um padrão de flag em nível binário  exemplo

01111110

• O receptor saberá que começou e terminou um quadro quando acha uma sequência de bits igual a essa

• Para evitar a ocorrência dentro da área de dados, usa-se preenchimento de bits

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Controle de erros

•

Para controle de erros a técnica usada geralmente

consiste na inclusão de bits redundantes nos quadros

•

Os protocolos de enlace podem usar um dos seguintes

mecanismos:

• Códigos de correção de erros: são inseridos bits redundantes que

permitem que o receptor detecte e corrija os erros

• Não precisa retransmissão do quadro defeituoso

• Útil em ambientes hostis (como comunicação sem fio)

• Códigos para detecção de erros: são inseridos bits redundantes

que permitem apenas que o receptor detecte que ocorreu erro.

• É preciso solicitar ao transmissor para reenviar o quadro

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Controle de erros

•

O que é exatamente um erro?

•

Um quadro consiste de

m

bits de dados e

r

bits

redundantes ou de verificação

• Uma palavra de código (codeword) é uma unidade formada por n bits (n = m + r)

• Exemplo: palavra de código com n = 8, m = 7 e r = 1: • Um erro ocorre se um destes bits dor trocado

10001001

n = 8

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Controle de erros

•

Distância de Hamming:

• Número de bits em que duas palavras de código diferem entre si.

• Pode ser obtido por meio da contagem de 1s da operação XOR. • Exemplo:

10001001

10110001

00111000

XOR

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Controle de erros

•

Distância de Hamming:

• Nas transmissões, todas as 2m_{mensagens de dados são válidas,}

mas nem todas as 2n_{mensagens são válidas}

• Os bits de redundâncias são calculados de modo a permitir distinguir palavras válidas das não válidas

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Detecção de erros

•

Exemplo simples



bit de paridade:

• O bit de paridade é escolhido de forma que o número de bits 1 da palavra seja par (ou ímpar).

• Considere o envio de 1011010 com 1 bit de paridade par, será

enviado portanto a sequência 10110100.

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Correção de erros

•

Exemplo simples:

• Considere um código contendo apenas 4 palavras válidas:

• A distância de Hamming é igual a 5, isso significa que é possível

corrigir erros duplos (2 x d + 1 = 5  d = 2)

• Se chegar no receptor 0000000111 ele saberá que a palavra enviada foi na verdade 0000011111

• Se um erro triplo ocorrer, a correção não será adequada.

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Controle de erros

•

Outros mecanismos de detecção de erros:

• Checksums.

• Verificação de redundância cíclica (CRCs).

•

Outros mecanismos de correção de erros:

• Códigos de convolução binários. • Códigos de Reed-Solomon.

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