teleprocessamento e redes capítulo 4: sub-camada de acesso ao meio prof. fábio m. costa inf / ufg

Teleprocessamento e Redes

Capítulo 4:

Sub-Camada de Acesso ao Meio

Prof. Fábio M. Costa

INF / UFG

Teleprocessamento e Redes - INF/UFG Prof. Fábio M. Costa2

Redes de Difusão (Broadcast) versus Redes Ponto-a-Ponto

Redes Ponto-a-Ponto:– Meio de transmissão

dedicado– Sem contenção pelo

acesso ao meio– Sem necessidade de

endereçamento– Apenas um destino

possível para cada transmissão

– Multicast através de múltiplas transmissões por caminhos diferentes

Redes de Difusão– Meio de transmissão

compartilhado– Necessita disciplinar o

acesso ao meio– Cada estação possui um

endereço único– A mesma transmissão

pode ser recebida por várias estações

– Multicast sem custo adicional


Redes de Difusão (Broadcast) versus Redes Ponto-a-Ponto (2)

Enlace ponto-a-pontode longa distânciaProtocolo: PPP

Rede LocalEnlace Multiponto(Broadcast)

Rede Local

Roteador

Tipo de serviçoDelimitação de quadrosControle de errosControle de fluxoControle de acesso ao meio


Sub-camada de Acesso ao Meio

Camada de Rede

Sub-Camada de Controle do Enlace


Camada Física

Cam

ada

de

Enl

ace

Camada de Rede

Sub-Camada de Controle do Enlace


Camada Física


Redes de Difusão: Contenção pelo acesso ao meio

Múltiplas estações podem tentar transmitir quadros ao mesmo tempo

Colisões podem ocorrer caso duas ou mais estações transmitam ao mesmo tempo

Após colisão, quadros são retransmitidos Ocorrência de colisões aumenta com:

– número de estações na rede– probabilidade de cada estação transmitir em um

determinado instante Afeta a eficiência da rede como um todo


Controle de Acesso ao Meio

Detectar a ocorrência de colisões Evitar a ocorrência de colisões

– pode não ser 100% eficaz

Estratégia de recuperação (após colisões)– Tenta-se transmitir os quadros novamente– Tentando evitar que quadros retransmitidos

colidam novamente– Ex.: retransmissão após um intervalo aleatório de

tempo


O Problema de Alocação de Canais Compartilhados

Métodos estáticos– FDM – capacidade total dividida em faixas de

freqüência– TDM – capacidade total dividida em slots de

tempo

Não há contenção! Mas resultam em uma baixa utilização do

canal– Capacidade de sub-canais ociosos não pode ser

remanejada para outra conexão


Alocação Dinâmica de Canais Compartilhados

Método para se resolver quem tem direito de acesso ao meio em um dado instante

Determinístico– tokens (permissão para transmissão)– round robin

Não-determinístico– transmite e verifica se houve colisão

Colisões podem não ser evitáveis


Modelo de Sistema

Estações:– autônomas

geram tráfego independentemente umas das outras

– mono-programadas uma vez iniciada a transmissão de um quadro, a

estação permanece bloqueada até que a transmissão se complete com sucesso

– equivalentes umas às outras (sem prioridades)


Modelo de Sistema (2)

Canal de transmissão– um único canal usado para transmissão e

recepção por todas as estações– não existe um canal adicional para arbitração do

acesso ao meio



Colisões– dois (ou mais) quadros transmitidos

simultaneamente se sobrepõem, gerando lixo quadros são perdidos mesmo que apenas um bit seja afetado!

– assume-se que colisões são a única fonte de erros

– todas as estações podem detectar a ocorrência de colisões

inclusive as estações transmissoras (broadcast)

– alguns protocolos evitam a ocorrência de colisões



Uso do tempo:– Tempo contínuo

transmissão de quadros pode ter início em qualquer instante

– Tempo demarcado (slotted time) um relógio mestre divide o tempo em intervalos

discretos (slots) transmissão de quadros só pode começar no início de

um slot



Detecção do estado do canal:– Protocolos com monitoração do canal

carrier sensing estações verificam se o canal está sendo usado antes

de tentarem transmitir reduz a probabilidade de colisões método geralmente usado em redes locais

– Protocolos sem monitoração do canal quando a monitoração prévia do estado do canal não é

prática– ex.: em redes de satélite (longos atrasos)

estações transmitem sem verificar se o canal está livre detectam a colisão e retransmitem


Protocolos de Múltiplo Acesso

ALOHA Slotted ALOHA CSMA CSMA/CD


ALOHA

Estações transmitem quadros sempre que houver dados a serem enviados– sem que antes monitorem o estado do meio

Colisões são freqüentes– quadros são perdidos mesmo que apenas o

primeiro ou o último bit tenha colidido

Transmissor detecta a colisão e retransmite o quadro– após um intervalo aleatório de tempo– para tentar evitar novas colisões


ALOHA (2)

Estação

A

B

C

D

E


ALOHA: Período de Contenção

t

t0t0+t t0+2t t0+3t

Período de vulnerabilidade

Colisão como início doquadro

Colisão como final doquadro


ALOHA: Eficiência

Decresce com o aumento do número de estações tentando transmitir ao mesmo tempo– Gera mais colisões...– ... que por sua vez geram mais retransmissões– ... que geram mais colisões– Efeito em cascata

Eficiência máxima do protocolo: 18%– Ver análise no livro (seção 4.2.1)


ALOHA com Tempo Demarcado (Slotted ALOHA)

Tempo é dividido em intervalos discretos– Equivalentes ao tempo de transmissão de um

quadro considerando quadros de tamanho fixo

– Uma estação especial transmite um sinal periódico de temporização para marcar o início dos slots

Estação transmissora precisa espera o início de um novo slot para que possa transmitir– Reduz pela metade o período de vulnerabilidade– Dobra a eficiência: 36% (ver análise no livro)


Protocolos com monitoração do meio

Em redes locais, é possível uma estação monitorar a atividade das demais– Ex.: para determinar se alguma outra estação

está transmitindo em um certo instante

Estações monitoram o estado do meio antes de efetuar transmissões

Carrier Sense Multiple Access Protocols Melhor eficiência de utilização do meio, em

relação ao protocolo ALOHA/Slotted ALOHA– devido à maior disciplina no acesso


CSMA: Duas modalidades

Persistente– Após detectar que o meio se tornou livre, a

estação transmite com probabilidade p

Não-Persistente– Não inicia a transmissão imediatamente após

detectar que o meio se tornou livre


CSMA 1-Persistente

Quando uma estação tem dados para transmitir (recém-obtidos da camada superior):– Primeiro escuta o meio de transmissão– Se livre:

Estação transmite o quadro

– Se ocupado: Estação espera até que o meio se torne livre Ao detectar que o meio ficou livre, transmite o quadro (com

probabilidade 1) Se houver colisão:

– Aguarda um tempo aleatório e repete o protocolo


CSMA 1-persistente: Desempenho É afetado pelo atraso de propagação:

– Maior atraso: aumenta a probabilidade de que duas percebam o meio de transmissão livre e comecem a transmitir “simultaneamente”, gerando colisão

Principal fator afetando o atraso de propagação Exemplo:

– Estação A transmite um quadro– Estação B escuta o meio mas o sinal transmitido por A ainda

não se propagou até ela Pensa que o meio está livre e começa a transmitir

A B


CSMA não-persistente

Antes de transmitir, estação “escuta” o meio Se livre:

– Inicia transmissão do quadro imediatamente Se ocupado:

– Espera um intervalo de tempo aleatório– Recomeça novamente o protocolo

Melhor utilização do meio– gera menos colisões

Requer tempo maior para transmitir um quadro


CSMA p-persistente

Protocolos com tempo demarcado em slots Antes de transmitir, estação “escuta” o meio Se livre:

– Transmite o quadro, com probabilidade p– Adia a transmissão para o próximo slot, com

probabilidade q = 1 - p– Repete este processo (adiamento) até que:

Quadro seja transmitido Outra estação comece a transmitir

– neste caso, estação atua como se houvera uma colisão

Se ocupado: espera próximo slot e recomeça


Eficiência dos protocolos CSMA e ALOHA


Protocolos CSMA: Considerações sobre desempenho

Quanto menos persistente:– melhor a eficiência de utilização do meio

Por outro lado, a diminuição do fator p resulta em um maior atraso de transmissão para cada quadro individual

Portanto, deve-se chegar a um equilíbrio entre estes dois requisitos– eficiência de utilização do meio– tempo máximo de transmissão de um quadro


CSMA com Detecção de Colisão (CSMA/CD)

Melhoria sobre os protocolos CSMA originais Estações interrompem a transmissão de

seus quadros caso detectem uma colisão– Economizam tempo e largura de banda, uma vez

que os quadros já foram comprometidos

Detecção de colisões:– Estação transmissora “escuta” o meio, medindo a

potência ou comprimento dos pulsos de sinal recebidos, comparando com o sinal transmitido

Lembre-se que, em meios de difusão (broadcast) uma estação “escuta” suas próprias transmissões


CSMA/CD: Modelo conceitual

Sistema alterna entre os seguintes estados:– Contenção: estações tentando ganhar acesso ao meio– Transmissão: uma estação transmite um quadro– Silêncio: nenhuma estação tem quadros a transmitir


CSMA/CD: Algoritmo de contenção

Uma ou mais estações têm quadros para transmitir (anterior ao instante t0)

Cada estação “escuta” o meio Quando o meio se torna livre (t0):

– Cada estação inicia a transmissão de seu quadro

Estações continuam “escutando” o meio Caso detectem uma colisão:

– param a transmissão– esperam um intervalo de tempo aleatório– tentam novamente


CSMA/CD: Tempo necessário para se detectar uma colisão

Mínimo: tempo de propagação do sinal até a estação mais distante

– Não confiável

Para se ter certeza de que a transmissão foi bem sucedida:

– Estação transmissora deve esperar o tempo de ida e volta do sinal, de uma extremidade à outra do meio

– Ex.: em um cabo coaxial de 1Km: 5μs

A B


CSMA/CD: Mais uma ilustração

Applet animado (Kurose & Ross, 2003)– http://wps.aw.com/wps/media/objects/

221/227091/applets/csmacd/csmacd.html


CSMA/CD: Considerações finais

Codificação dos bits deve favorecer a detecção de colisões– Contra-exemplo: Se o valor binário 0 for codificado

com 0 Volts, não é possível detectar a colisão de dois bits 0: sinal continua 0 Volts

Protocolo não garante entrega confiável dos quadros– quadros podem ainda ser perdidos, mesmo que

não haja colisões (ex.: buffer overflow no receptor)

Base para o padrão Ethernet (IEEE 802.3)


Outros Protocolos de Controle de Acesso ao Meio

Protocolos livres de colisão– Protocolo de bit-map– Protocolo de contagem regressiva binária

Elevada eficiência de uso do meio quando a carga de utilização é alta

Aumento do atraso de transmissão quando a carga de transmissão é baixa

Protocolos de contenção limitada– Protocolo adaptativo de caminho em árvore

Combina o melhor dos protocolos livres de contenção com os protocolos de contenção (ALOHA)


Outros Protocolos de Controle de Acesso ao Meio (2)

Protocolos de múltiplo acesso com divisão do comprimento de onda (WDMA)– Uso em fibras óticas– Múltiplos canais com comprimentos de onda

diferentes, um para cada estação transmissora– Livre de colisões– Protocolo para estabelecer conexões entre duas

estações Isto é, para permitir que a estação receptora “sintonize”

o canal através do qual irá receber os dados da conexão


Protocolos para Redes Locais Sem Fio

Rede local sem fio– Sistema de computadores (portáteis ou não) que

se comunicam via rádio (ou infra-vermelho)

Meio de transmissão sem fio via rádio apresenta propriedades diferentes dos meios convencionais (cabeados)– Protocolos convencionais de controle de acesso

ao meio são inapropriados


Rede local sem fio: Configuração típica

Pontode

Acesso

Pontode

Acesso

Estrutura deRede cabeada

Estrutura deRede cabeada


Redes locais sem fio: Suposições básicas

Cada estação tem uma faixa de alcance limitada

Caso uma estação receptora esteja dentro do alcance de duas estações transmissoras:– Sinal resultante recebido será corrompido

Do ponto de vista da estação receptora

Nem todas as estações estarão dentro do alcance umas das outras

Obstáculos (ex.: paredes) reduzem a faixa de alcance de uma estação


Uso de CSMA em redes locais sem fio: Uma abordagem inapropriada

CSMA permite detectar interferências em relação ao transmissor– Mas nem todas as estações estão ao alcance

umas das outras– Pode ser que uma estação “distante” esteja

transmitindo, podendo afetar os receptores

É necessário detectar interferências do ponto de vista do receptor


Problema da estação “escondida”

A B C D

A já está transmitindo (para B) C (fora do alcance de A) detecta o meio livre e

começa a transmitir Transmissões de A e C colidem em B


Problema da estação “exposta”

A B C D

B está transmitindo para A C (dentro do alcance de B) quer transmitir para D,

mas detecta que o meio está ocupado Mas C poderia transmitir para D sem interferir com

a outra transmissão (A está fora do alcance de C)


Uso de CSMA em redes sem fio: Conclusão

Não permite detectar se há atividade (transmissão) ao alcance do receptor– Atividade ao redor do transmissor não

necessariamente é importante– Pois o transmissor não consegue “escutar” toda a

rede (como no caso de redes cabeadas) Múltiplas transmissões podem ocorrer

simultaneamente– Desde que não interfiram entre si– Isto é, desde que tenham destinos diferentes, os

quais estão fora de alcance uns dos outros


Protocolos apropriados para redes sem fio: MACA

Multiple Access with Collision Avoidance Princípio básico:

– Transmissor faz com que o receptor emita um pequeno quadro (de controle)

– De forma que todas as estações ao alcance do receptor tomem conhecimento da transmissão que se seguirá e permaneçam em silêncio


MACA: Request To Send (RTS)

A B C DRTS

B deseja transmitir para C B envia um quadro de requisição de transmissão

(RTS) para C

Quadro RTS especifica o tamanho do quadro de

dados que se seguirá


MACA: Clear To Send (CTS)

A B C D

C responde com um quadro de liberação de para transmissão

B inicia a transmissão do quadro de dados

CTS

Quadro CTS especifica o tamanho do quadro de

dados que B poderá

transmitir


Efeito de RTS e CTS

Ao “escutar” um RTS destinado a outra estação:– estações não podem transmitir – para não

interferir com o quadro CTS caso da estação A

Ao “escutar” um CTS destinado a outra estação:– estações sabem o tamanho do quadro de dados

que se seguirá– aguardam em silêncio a transmissão do quadro

caso da estação D


MACA: Múltiplas transmissões simultâneas

Após CTS, estação A pode transmitir simultaneamente

– Não interfere com a transmissão de B para C– Pois C está fora do alcance de A

A B C D


MACA: Colisões

Quando dois potenciais transmissores enviam quadros RTS simultaneamente (para a mesma estação de destino)– A e C enviam RTSs para B RTSs colidem em B

A e C não receberão seus respectivos CTSs Cada um aguarda um período de tempo

aleatório antes de tentar novamente o envio do RTS

A B C DRTS RTS

B não envia CTS


Padrões IEEE 802

Ethernet TokenBus

TokenRing

DQDB LANSem Fio

PAN


Padrões IEEE 802: Escopo


IEEE 802: Ligação entre redes locais diferentes (Bridging)


IEEE 802.3: Introdução

CSMA/CD 1-persistente– Estação escuta o meio– Se livre

Transmite imediatamente

– Se ocupado Aguarda até que fique livre, então transmite

– Se colisão Interrompe a transmissão Aguarda um intervalo de tempo aleatório Repete o processo

Ethernet


IEEE 802.3 e Ethernet

1976: Xerox (Bob Metcalfe) Inicialmente: 10Mbps Barramento compartilhado

– Inicialmente: cabo coaxial 50 Ohms

802.3 e Ethernet original não são exatamente idênticos


IEEE 802.3: Cabeamento (10Mbps)

10: taxa de dados (10Mbps) Base: transmissão em banda básica 5 | 2: x100 = comprimento máximo do cabo T: par trançado F: fibra ótica


IEEE 802.3: Cabeamento (2)


IEEE 802.3: Topologias

10Base5 e 10Base2– Barramento– Conexão das estações ao barramento

10Base5: grampos tipo “vampiro” (perfuram o cabo) 10Base2: conectores padrão BNC (em “T”)

– Quebras no cabo afetam a integridade da rede– Até 4 repetidores (ou 5 segmentos de cabo)

Repetidor:– Recebe um bit por uma porta e o retransmite (com

potência de sinal regenerada) pela outra porta– Atua na camada física


IEEE 802.3: Topologias (2)

10Base-T e 10Base-F– Estrela– Estações conectadas a um hub central via

par trançado (10Base-T) – até 100m (150m UTP Cat 5) fibra ótica (10Base-F) – até 2000m

– Hub implementa a lógica do barramento internamente

Protocolo CSMA/CD

– Não apresenta o problema de particionamento do cabo

Manutenção mais simples


IEEE 802.3: Topologias (3)


IEEE 802.3: Esquema de codificação

Uso de uma codificação simples levaria a ambigüidades:– bit 0: 0 Volts; bit 1: 5 Volts– Estações não teriam como distingüir canal ocioso

(0 Volts) de uma seqüência de bits 0 sendo transmitidos

Solução: Uso de uma codificação que permita ao receptor se sincronizar com o transmissor– Permitindo detectar início e fim de transmissão


Codificação Manchester

Bit 1: alto-baixo Bit 0: baixo-alto Cada bit uma transição: facilita detecção do bit pelo

receptor Desvantagem: necessita o dobro da largura de banda

10Mbps 20MHz


IEEE 802.3: Protocolo MAC

Preâmbulo:– 7 bytes contendo o padrão de bits 1 0 1 0 1 0 1 0– Onda quadrada de 10MHz por 5,6μs– Para sincronização do relógio do receptor

Delimitador de início de quadro– 1 byte contendo o padrão 1 0 1 0 1 0 1 1


IEEE 802.3: Protocolo MAC (2)

Endereços de destino e fonte– 6 bytes– Bit de mais alta ordem: 1 endereço de grupo (multicast)– Broadcast: todos os bits do end. de destino iguais a 1– Endereços globais: atribuídos pelo IEEE, globalmente únicos– Endereços locais: atribuídos pelo administrador local– Distinção pelo bit 46



Comprimento do campo de dados– Especifica o número de bytes contidos no campo de dados do

quadro– Mínimo de 0, máximo de 1500

Campo de enchimento (Pad)– Evita quadros menores que 64 bytes– Tamanho mínimo de um quadro: para garantir a deteção de

colisões (a 10Mbps: 64 bytes = 51,2μs = tempo de ida-e-volta


Deteção de colisões X tamanho dos quadros

Quadro menor que 64 bytes: Estação terminará de transmitir antes do tempo de ida-e-volta Estação poderá não escutar uma colisão e concluirá,

erroneamente, que o quadro foi transmitido com sucesso


Deteção de colisões X tamanho dos quadros (2)

À medida em que a taxa de transmissão aumenta (100Mbps, 1Gbps, 10Gbps):– Tamanho mínimo de quadro deve aumentar

ou– Distância máxima entre duas estações deve

diminuir

Exemplo:– 1Gbps, dist. < 2500m: menor quadro: 6400 bytes– 1Gbps, dist. < 250m: menor quadro 640 bytes



Campo de checksum– Código de checagem de erro polinomial– CRC 32 bits


IEEE 802.3: Recuperação de colisões

Algoritmo: Binary Exponential Backoff Após colisões: tempo é dividido em slots

– Cada slot: 51,2μs Tempo para transmitir quadro mínimo (64 bytes) Isto é, tempo de ida-e-volta, no pior caso

Após a primeira colisão:– Cada estação aguarda 0 ou 1 slot para tentar

novamente (número escolhido aleatoriamente) Após a segunda colisão:

– Cada estações aguarda um número aleatório de slots entre 0 e 3 para tentar novamente


IEEE 802.3: Recuperação de colisões (2)

Após a i-ésima colisão– Cada estação aguarda entre 0 e 2i-1 slots

Após a décima colisão sucessiva– Intervalo de randomização fica congelado (0..1023)

Se não conseguir transmitir após 16 colisões– Desiste da transmissão do quadro– Recuperação fica a cargo das camadas superiores

Baixo atraso quando há poucas colisões Diminui a ocorrência de colisões quando há

muitas estações tentando transmitir


IEEE 802.3: Desempenho

Porcentagem do tempo utilizado com transmissões úteis:

tempo útiltempo total

Isto é, descontado o tempo gasto com controle de contenção

Análise não considera o atraso de transmissão para cada quadro individual!


Redes 802.3 Chaveadas (Switches)


Redes 802.3 Chaveadas (2)

Permite aumentar o throughput global da rede sem aumentar a taxa de transmissão– E sem perder o investimento com placas de rede

já instaladas Switch:

– Backplane de alta velocidade (vários Gbps)– Várias placas ligadas ao backplane (4 a 32)– Cada placa possui várias portas 10Base-T

Cada um para a ligação de uma estação

– Cada porta: um domínio de colisões independente Não há colisões



Estações ligadas ao switch se comportam como em uma rede 802.3 convencional– Transmite quadros padrão 802.3 para o switch

Se estação destino está ligada à mesma placa: quadro é copiado imediatamente– Quadros são bufferizados caso mais de uma

estação ligada à mesma placa tente transmitir ao mesmo tempo – não há colisões entre portas

Se destino em outra placa, quadro é encaminhado através do backplane



Hubs podem ser ligados às portas do switch– Colisões podem ocorrer “dentro” do hub

Se todas (ou várias) portas do switch são ligadas a hubs:– Switch = ponte 802.3 para 802.3– Isto é, provê a ligação entre várias redes 802.3

Em geral: switch é responsável pelo encaminhamento de quadros entre origem e destino para redes adjacentes– Mas não lida com roteamento entre redes

“distantes”


Hubs X Switches

Hub– Opera na camada física– Manipula bits individuais– Nada mais que

repetidores com várias portas

– Podem ser estruturados em árvore

– Único domínio de colisões

– Modelos mais sofisticados possuem funcionalidade adicional de gerenciamento

Switch– Dispositivo de camada de

enlace– Manipula quadros– Cada porta forma um

domínio de colisões independente

– Capacidade de encaminhar os quadros apenas para a porta à qual está ligada a estação de destino

roteamento em nível de enlace

– Aumenta o throughput global da rede


Conclusão sobre 802.3

Vantagens:– Maior experiência operacional (maior base

instalada)– Protocolo de simples implementação– Estações podem ser instaladas sem interromper

o funcionamento normal da rede– Transmissão em banda básica: não requer

modem– Baixo delay quando a demanda na rede é baixa


Conclusão sobre 802.3 (2)

Desvantagens:– Utiliza circuitos analógicos (p/ detectar colisões)– Tamanho mínimo de quadro: overhead para

pequenas transmissões– Protocolo não-determinístico

Inapropriado para aplicações de tempo-real

– Não há como definir prioridades– Comprimento do cabo X tamanho dos quadros X

eficiência– Colisões afetam o desempenho


IEEE 802: Outros padrões para redes locais – 802.4 Token Bus

Topologia física em barramento Anel lógico: passagem de token Token: quadro especial que circula pela rede

em ordem seqüencial, estação por estação Ao receber o token, uma estação tem o

direito de transmitir um quadro– Não há colisões

Taxa de transmissão: 1, 5 ou 10Mbps Transmissão em banda larga: requer modem


IEEE 802: Outros padrões para redes locais – 802.4 Token Bus (2)


IEEE 802: Outros padrões para redes locais – 802.5 Token Ring

Topologia física em anel– Formado por uma sucessão circular de ligações

ponto-a-ponto

Protocolo de acesso ao meio: passagem de token– Estação espera receber o token para que possa

transmitir um quadro– Mais determinístico que Ethernet

Não há colisões Taxa de transmissão: 1, 4 ou 16Mbps


IEEE 802: Outros padrões para redes locais – 802.5 Token Ring (2)


IEEE 802: Outros padrões para redes locais – 802.5 Token Ring (3)


LANs IEEE 802: Conclusão

Três padrões incompatíveis– Diferentes formatos de quadros– Diferentes taxas de transmissão– Diferentes protocolos de acesso ao meio

Desempenho:– Em geral similar

Difícil fazer uma comparação precisa– Escolha depende da aplicação específica e de

fatores “comerciais”– 802.3 tem, de longe, a maior base instalada,

aliado a uma maior disponibilidade comercial e baixo custo


IEEE 802.2: Logical Link Control – LLC

Padrão IEEE para a sub-camada de controle do enlace– Situada acima da sub-camada MAC

Implementa as funcionalidades estudadas no Capítulo 3 (Camada de Enlace) para transmissão confiável:

– Conexões– Controle de erros (através de reconhecimentos)– Controle de fluxo (janelas deslizantes)

Em contraste: sub-camada MAC provê apenas um serviço do tipo “best effort”

– Não provê garantias quanto à entrega dos quadros– Pode ser tudo o que é necessário (ex.: em LANs “confiáveis”)


IEEE 802.2: Logical Link Control – LLC (2)

Oculta as diferenças entre as várias tecnologias de LANs (em relação à camada de rede)– Provê um formato de quadro único– Provê uma interface de serviço única– Independentes do protocolo MAC subjacente

Três tipos de serviço:– Datagrama não-confiável: básico (em LANs cabeadas)– Datagrama com reconhecimento– Confiável, orientado a conexões

Quadro LLC inclui números de seqüência e números de reconhecimento


IEEE 802.2: Logical Link Control – LLC (3)


Endereços MAC

6 bytes, expressos em hexadecimal– 10:2A:51:6F:34:7A

Placas de rede possuem endereços permanentemente associados

– Não há duas placas com o mesmo endereço MAC– Fabricantes compram, do IEEE, pacotes de 224 endereços:

3 bytes menos significativos do endereço Endereços com estrutura “plana”

– Sem estrutura hierárquica– Independentes da rede em que se localiza a estação ou

placa de rede– Identificação única de uma placa de rede

Endereço de broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF


Pontes

Conexão entre redes locais independentes– Que utilizam diferentes tecnologias

Ex.: redes departamentais

Conexão entre redes locais geograficamente distantes– Pontes eliminam as restrições de distância

impostas às redes locais

Isolar o tráfego entre redes independentes– Ainda permitindo sua interconexão

Filtrar o tráfego entre redes diferentes


Pontes: Interconexão de redes


Pontes: Funcionamento


Pontes: Interconexão de redes 802 diferentes

Diferentes formatos de quadro– O encaminhamento de um quadro de uma rede para outra

requer: Reformatação do quadro Re-cálculo do checksum


Pontes: Interconexão de redes 802 diferentes (2)

Diferentes taxas de transmissão– Necessita buferização na ponte

Ao encaminhar quadros de uma rede mais rápida para outra mais lenta

Quando várias LANs desejam enviar quadros para uma mesma LAN destino

Timeouts nas camadas superiores– Ao transmitir quadros para uma rede destino

congestionada ou mais lenta Quadros estão buferizados na ponte à espera de serem

encaminhados, mas as camadas superiores percebem o atraso como perdas de quadros


Pontes: Interconexão de redes 802 diferentes (3)

Redes com tamanhos máximos de quadros diferentes– O que fazer quando necessita encaminhar um

quadro muito grande para a rede destino?– Descartar o quadro!

IEEE 802 não provê segmentação e remontagem de quadros

Redes com características diferentes– Com prioridades Vs. sem prioridade– Comportamento do protocolo de cada rede


Padrões IEEE para pontes

Pontes Transparentes– Pontes baseadas em árvores de espalhamento

Spanning tree bridges

Pontes com Roteamento na Fonte– Não muito usado atualmente– Detalhes sobre este tipo:

seção 4.4.3 (Tanenbaum)


Pontes Transparentes

Pontes “plug-and-play”– Não necessitam interferência do admnistrador da

rede para um correto funcionamento Ponte opera em “modo promíscuo”

– Aceita e examina cada quadro transmitido em todas as LANs interconectadas pela ponte

– Descarta quadros cujo destino se encontra na LAN de origem do quadro

– Encaminha quadros cujo destino se encontra em uma LAN diferente da LAN de origem

– Interfaces (portas) de uma ponte não possuem endereço MAC


Pontes transparentes: Exemplo

34:5A:B2:10:65:BA

45:21:3B:50:13:5C

25:4E:62:34:4F:F5


Pontes Transparentes: Encaminhamento de quadros

Com base em tabelas de rotas construídas automaticamente pela ponte

Ponte “aprende” a localização de uma estação (em uma dada LAN) à medida em que recebe quadros daquela estação

Cada entrada na tabela indica a porta através da qual uma estação pode ser atingida (direta ou indiretamente)

Endereço MAC Porta (LAN) destino

Tempo

34:5A:B2:10:65:BA 1 10:35

45:21:3B:50:13:5C 2 10:36

25:4E:62:34:4F:F5 2 10:45


Pontes Transparentes: Encaminhamento de quadros (2)

Ao receber um quadro destinado a uma estação desconhecida da ponte– Encaminha o quadro através de todas as portas

“Flooding”

Entradas na tabela de rotas têm tempo de vida limitado– Após transcorrido este tempo: entrada é

removida da tabela A menos que a ponte tenha recebido quadros da

estação neste meio tempo

– Elimina entradas invalidadas pela movimentação (ou desligamento) de estações


Pontes Transparentes: Encaminhamento de quadros (3)

Resumo– Se destino e origem na mesma rede:

Descarta o quadro

– Se destino e origem em redes diferentes: Encaminha o quadro através da porta apropriada (de

acordo com a tabela de rotas)

– Se destino desconhecido: Usa “flooding”


Pontes baseadas em “árvores de espalhamento”

Quando há múltiplos caminhos em uma rede interconectada por pontes

Evitar caminhos cíclicos– Que gerariam ciclos de quadros infinitos


Pontes baseadas em “árvores de espalhamento” (2)

Pontes desativam links redundantes Garante que há apenas um caminho entre

quaisquer dois nós Tolerância a falhas:

– Links inativos podem ser reativados caso outros links em uso falhem

– De modo a reconectar a árvore


Pontes baseadas em “árvores de espalhamento”: Exemplo


Pontes remotas

Interconexão entre redes remotamente localizadas Links ponto-a-ponto entre as pontes remotas

– Como se fossem LANs sem estações

Eliminam as restrições do protocolo MAC– Domínios de colisão independentes em cada lado da ponte

teleprocessamento e redes capítulo 4: sub-camada de acesso ao meio prof. fábio m. costa inf / ufg

Documents