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Prof. M.Sc. André Nasserala Analista de Sistemas Esp. Redes de Computadores nasserala@gmail.com +55 (68) 9979-6658

Comunicação e Redes de Computadores

Camada de Enlace •  A camada de ligação de dados também é conhecida como

camada de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico.

•  É responsável pela transmissão e recepção (delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo.

•  Ela também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.

•  Exemplo de protocolos nesta camada: 1.  PPP(Point-to-Point Protocol); 2.  LAPB(Link Access Procedure, Balanced) do X.25; 3.  NetBios(Network Basic Input Output System).

Camada de Enlace •  A camada de enlace de dados fornece um serviço à camada

de rede. Ela faz o encapsulamento das informações da camada de rede em quadros(a PDU da Camada 2).

•  O cabeçalho do quadro contém informações (por exemplo, endereços físicos) necessárias para completar as funções de enlace de dados.

•  A camada de enlace fornece um serviço à camada de rede encapsulando as informações da camada de rede em um quadro.

•  A camada física também fornece um serviço à camada de enlace. A camada física codifica o quadro de enlace de dados em um padrão de 1s e 0s (bits) para a transmissão no meio (geralmente um cabo) na Camada 1.

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Camada de Enlace •  Fornece um serviço à camada de rede (3) usando os

serviços da camada física (1).

•  Alguns dos serviços: •  Promoção de ligações entre entidades de rede; •  Enquadramento (à partição de dados em quadros e a

transmissão destes quadros por meio de uma ligação); •  Sequenciamento dos quadros, se necessário (manter a

ordem correta dos quadros durante a transmissão); •  Estabelecimento e manutenção de níveis aceitáveis de

controle de fluxo enquanto os quadros são transmitidos através de uma ligação;

•  Detecção (e possível correção) de erros da camada física, o que inclui notificação de erros detectados e não corrigidos;

Camada de Enlace •  Resumo: a camada de enlace de dados regula e dá forma à

transmissão de dados de software de um nó ao sistema de cabo da rede. Dita o formato dos dados, tempos, sequenciamento de bits e muitas outras atividades para cada tipo particular de rede.

•  Ela é implementada tipicamente em um nó como um driver de dispositivo.

•  Em redes do padrão IEEE 802 esta camada é dividida em outras duas camadas:

1.  Controle de ligação lógica (LLC), que fornece uma interface para camada superior (rede);

2.  Controle de acesso ao meio físico (MAC), que acessa diretamente o meio físico e controla a transmissão de dados.

LLC(Enquadramento) •  Enquadramento: Refere-se ao processo de particionar uma

sequência de bits em unidades discretas ou blocos de dados denominados quadros. Existem formatos e sequênciads de tempos específicos para cada tipo de rede local.

•  Quadros: maquinas emissoras e receptoras podem sincronizar a transmissões e recepções de dados, pois os quadros possuem limites detectáveis.

•  Facilita a detecção e correção de erros (informações sobre o conteúdo do quadro são computados e transmitidos dentro dele).

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LLC(Enquadramento) •  Um procedimento comum de enquadramento é a inserção

de caracteres de marcação antes de depois da mensagem transmitida de dados.

•  EX: Marcador de início e parada 01111110; •  Conjunto de dados a ser transmitido 1111110011111011; •  Conjunto de dados após o preenchimento de bits

111110100111110011; •  Conjunto de dados após o preenchimento de bits e a

i n s e r ç ã o d e b i t s d e i n í c i o e p a r a d a 0111111011111010011111001101111110;

•  Preenchimento de bits: alterar o conjunto de dados para garantir a unicidade dos padrões de início e parada

LLC(Enquadramento) •  Quadro Ethernet tem oito campos: 1.  Preâmbulo: usado para sincronização; 2.  Delimitador de início do quadro; 3.  Endereço de destino: endereço MAC da estação receptora; 4.  Endereço de origem: endereço MAC da estação emissora; 5.  Comprimento: Campo de dados que vem a seguir; 6.  Dados: Informação a ser transmitida; 7.  Protetor: contém dados adicionais que preenchem o campo

de dados até o seu mínimo de 46 bytes; 8.  Checagem de soma (CRC): checagem de redundância

cíclica.

LLC(Enquadramento)

!

Preâmbulo S Destino Origem L Dados P CRC

(7bytes) (1 byte) (6 bytes) (6 bytes) 2 bytes) (de 46 a 1500 bytes) (n bytes) (4 bytes)

!

Preâmbulo Cabeçalho [D+O+L] ) Dados Engate [P+CRC]

[Pre+S] (8 bytes) (14 bytes) (de 46 a 1500 bytes) (4bytes)

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LLC(Enquadramento) •  MAC: 08:00:20:01:D6:2A:

•  3 blocos iniciais correspondem ao fabricante: •  Ex: •  08:00:20: (Sun) •  00:00:0c (Cisco) •  00:00:1D (Cabletron) •  08:00:07 (Apple) •  3 blocos restantes especificam um número serial único

espeficado pelo fabricante;

LLC(Cont. de Fluxo) •  O controle de fluxo, que é mais uma função da subcamada

LLC, refere-se a um processo de controle de taxa de troca de dados entre dois nós.

•  O controle de f luxo requer um mecanismo de retroalimentação que informa à máquina origem a capacidade da máquina de destino para suportar o fluxo corrente de transmissão de dados.

•  O controle de fluxo é necessário porque pode ocorrer de um nó emissor transmitir quadros a uma taxa mais rápida do que aquela em que o nó receptor pode receber e processar.

•  Ex: Clientes 486 e servidor Intel Core i7;

LLC(Cont. de Fluxo) •  O controle de fluxo, que é mais uma função da subcamada

LLC, refere-se a um processo de controle de taxa de troca de dados entre dois nós.

•  O controle de f luxo requer um mecanismo de retroalimentação que informa à máquina origem a capacidade da máquina de destino para suportar o fluxo corrente de transmissão de dados.

•  O controle de fluxo é necessário porque pode ocorrer de um nó emissor transmitir quadros a uma taxa mais rápida do que aquela em que o nó receptor pode receber e processar.

•  Ex: Clientes 486 e servidor Intel Core i7;

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LLC(Cont. de Fluxo) •  Protocolo Parar-e-Esperar

•  Transmissor transmite um quadro e espera pela confirmação de recepção pelo nó receptor.

•  Impraticável em ambientes modernos: comunicação Half-Duplex;

•  Bom para quadros grandes (mas geralmente os quadros são subdivididos em quadros menores para acomodar o tamanho limitado do buffer dos receptores) Tamanhos menores de quadro facilitam a detecção de erros e reduzem a quantidade de dados a serem retransmitidos no caso de um erro detectado.

LLC(Cont. de Fluxo) •  Protocolo de Controle de Fluxo por Janela Móvel •  Melhora o fluxo de dados ao colocar o receptor informando

ao emissor seu espaço de buffer. •  Isso possibilita ao emissor transmitir quadros continuamente

sem precisar esperar por confirmações dos quadros, considerando que o número de quadros enviados não ultrapasse os buffers do receptor.

•  O conceito de janela móvel é implementado requisitando ao emissor a enumeração seqüencial dos quadros de dados emitidos e fazendo com que o emissor e receptor mantenham informações sobre o número de quadros que eles podem respectivamente emitir ou receber.

•  Protocolos de controle de fluxo baseados nesse conceito são denominados protocolos de janela móvel ou deslizante.

LLC(Controle de Erros) •  Refere-se ao processo de garantir a entrega confiável dos

dados. Ou seja, os dados recebidos são idênticos aos dados transmitidos.

•  Correção de erros por retransmissão: requer informação apenas o suficiente no fluxo de dados para que o nó receptor possa detectar um erro ocorrido durante a transmissão. O nó receptor pode solicitar ao emissor a retransmissão daquela unidade de dados.

•  Correção autônoma de erros: requer informação redundante no fluxo de dados para que o nó de destino possa detectar e corrigir os erros de forma autônoma.

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LLC(Controle de Erros) •  Refere-se ao processo de garantir a entrega confiável dos

dados. Ou seja, os dados recebidos são idênticos aos dados transmitidos.

•  Correção de erros por retransmissão: requer informação apenas o suficiente no fluxo de dados para que o nó receptor possa detectar um erro ocorrido durante a transmissão. O nó receptor pode solicitar ao emissor a retransmissão daquela unidade de dados.

•  Correção autônoma de erros: requer informação redundante no fluxo de dados para que o nó de destino possa detectar e corrigir os erros de forma autônoma.

•  As rede locais Ethernet usam a checagem de soma CRC que é feita usando um procedimentos denominado checagem de redundância cíclica, que é um método de detecção de erros extremamente poderoso e robusto.

Subcamada MAC •  As redes locais usam topologia de difusão, o que significa

que os nós de uma rede local compartilham um canal de comunicação único e precisam disputar o mesmo meio para transmitir os dados.

•  A subcamada MAC oferece a forma como os nós compartilham o meio físico (quem, como, quando e por quanto tempo ocorrerá o uso do canal).

•  Duas categorias amplas de métodos de acesso são mais apropriadas para redes locais: acesso não-sequencial (por vezes chamado de estocástico ou estatístico) e passagem de mensagens (denominado determinístico).

MAC(Acesso Não-Seqüêncial) •  Definem como um nó pode acessar um canal de

comunicações. •  Acesso não-sequencial implica disputa. •  A disputa ocorre quando mais de uma entidade compete

para fazer algo ao mesmo tempo. •  Quando dois ou mais nós tentam se comunicar ao mesmo

tempo suas transmissões "colidem" (colisão). •  As colisões são detectadas pelas características físicas do

meio. Mais especificamente, quando ocorre uma colisão, o nível de energia de um canal de altera.

•  Nesse momentos, os sinais dos nós podem se embaralhar. Monitorando a linha de transmissão, os nós da rede são equipados para detectar esta condição.

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MAC(Acesso Não-Seqüêncial) •  O que um nó faz quando detecta uma colisão depende do

protocolo da subcamada MAC do nó. •  Para minimizar a ocorrência de colisão, os nós podem

seguir um protocolo que exija que eles primeiro "escutem" a transmissão do outro nó antes de começar a transmitir dados.

•  Chamamos este tipo de protocolo de protocolos sensíveis ao transporte.

•  A 'escuta' se resume na detecção do sinal (portadora), sendo por isto o método chamado de CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

MAC(Passagem de Tokens) •  Diferentemente dos protocolos de acesso não-sequencial,

os protocolos de passagens de tokens não usam detecção de colisão.

•  Em vez disso, baseiam-se em concessão ao nós de permissão para transmitir.

•  A permissão é dada na forma de uma quadro especial de controle denominado token.

•  O princípio subjacente é muito simples: o nó que possui o token pode acessar o meio. Como a posse do token controla o acesso ao meio, a possibilidade de disputa é eliminada.

•  A ausência de disputa também implica ausência de colisões. O IEEE definiu dois protocolos para redes locais baseadas em passagem de tokens.

MAC(Passagem de Tokens) •  IEEE 802.4 (token bus) e IEEE 802.5 (token ring) •  Os protocolos de acesso não-sequencial são estocásticos.

Eles se baseiam no princípio de que a probabilidade de dois computadores transmitirem simultaneamente é quase zero.

•  Com uma probabilidade assim baixa, esses protocolos permitem transmissão simultânea.

•  Eles são projetados para permitir que os nós detectem e resolvam colisões resultantes dessas transmissões.

•  Os protocolos de passagem de token, em contraste são determinísticos.

•  Eles se fundamentam no princípio de que dois nós não devem ter permissão para transmitir ao mesmo tempo. Não há colisão.