rdredes de cdc omputadores - netlabnetlab.ulusofona.pt/rc/teoricas/rc2012-05-link.pdf · resumo dos...

R d d C dRedes de Computadores

Niacutevel LigaccedilatildeoNiacutevel Ligaccedilatildeo

E ordf I f aacutetiEngordf Informaacutetica

2ordm Semestre 201011

Prof Joseacute Rogadojose dot rogado at ulusofona dot pt

Universidade Lusoacutefona

Niacutevel Ligaccedilatildeo5‐1

0 Niacutevel Ligaccedilatildeo

ObjectivosCompreender os princiacutepios e serviccedilos do Niacutevel LigaccedilatildeoCompreender os princiacutepios e serviccedilos do Niacutevel Ligaccedilatildeo

Partilha de um canal em broadcast acesso muacuteltiplo

Endereccedilamento no niacutevel ligaccedilatildeo

Detecccedilatildeo e correcccedilatildeo de erros

Exemplos e implementaccedilotildees de vaacuterios protocolos do iacute l lniacutevel ligaccedilatildeo

Niacutevel Ligaccedilatildeo5-2

Niacutevel Ligaccedilatildeo

Introduccedilatildeo e serviccedilos

Protocolos de acesso

Hubs switches e bridges

Protocolo PPPmuacuteltiplo

Endereccedilamento no niacutevel li atilde

Virtualizaccedilatildeo de LigaccedilotildeesATM

ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet



Niacutevel Ligaccedilatildeo IntroduccedilatildeoTerminologia

Noacutes hosts e routers

Ligaccedilotildees meios fiacutesicos que interligam os noacutes adjacentes ao longo de um trajecto

Ligaccedilotildees por cabos

Ligaccedilotildees sem fios

LANsLANs

O pacote de niacutevel 2 (ligaccedilatildeo) designa‐se por frame e encapsula o datagrama

O niacutevel ligaccedilatildeo transfere datagramas de um noacute para o seguinte atraveacutes do meio fiacutesico que os liga


que os liga

Niacutevel Ligaccedilatildeo contextoOs datagramas podem ser transferidos por diferentes protocolos atraveacutes de diferentes ligaccedilotildees ao longo de uma rota

Ex Ethernet na primeira ligaccedilatildeo atm em ligaccedilotildees intermeacutedias e 80211 no uacuteltimo troccediloccedil

Cada protocolo de ligaccedilatildeo fornece serviccedilos de natureza distinta

Pode ou natildeo fornecer controlo de dados fiaacutevel a niacutevel da ligaccedilatildeo

Analogia com transportes de passageirosViagem Lisboa‐Paris taacutexi aviatildeo autocarroViagem Lisboa‐Paris taacutexi aviatildeo autocarroCada troccedilo utiliza meios fiacutesicos e modos de locomoccedilatildeo distintosColaboram com o objectivo de levar passageiros de um ponto a outro


Relaccedilatildeo Rede lt‐gt Ligaccedilatildeo

Rede

Transporte

Ligaccedilatildeo

FiacutesicoFiacutesico

(a) Comunicaccedilatildeo Virtual(b) Comunicaccedilatildeo Real


Serviccedilos do Niacutevel Ligaccedilatildeo

Framing e Acesso ao meioEncapsulamento do datagrama numa frame (trama) adicionando o header (cabeccedilalho)

Se o meio for partilhado gerir acesso ao canal atraveacutes de um protocolo de Medium Access Control (MAC)protocolo de Medium Access Control (MAC)

Entrega fiaacutevel de dados entre noacutes adjacentesVimos como se implementa fiabilidade no niacutevel transportep p

Pouco utilizado em meios fiacutesicos com baixas taxas de erro (fibra Shielded Twisted Pair)

R l li otilde fi d l dRelevante em ligaccedilotildees sem fios com taxas de erro elevadas

bull Correcccedilatildeo ao niacutevel ligaccedilatildeo para evitar retransmissotildees


Framing no Niacutevel Ligaccedilatildeo

Relaccedilatildeo entre Pacotes e Frames


Serviccedilos do Niacutevel Ligaccedilatildeo (cont)

Controle de FluxoSincronizaccedilatildeo de taxa de emissatildeo em funccedilatildeo das capacidades de receptor (frame buffering etc ) para evitar perca de tramasreceptor (frame buffering etc) para evitar perca de tramas

Detecccedilatildeo de ErrosErros causados pela atenuaccedilatildeo do sinal e de ruiacutedo no canalErros causados pela atenuaccedilatildeo do sinal e de ruiacutedo no canalO receptor detecta a presenccedila de erros e pode sinalizar o facto ao emissor para pedir retransmissatildeo

Correcccedilatildeo de ErrosO receptor identifica e corrige erros sem pedir retransmissatildeo da frame

Full‐duplex e Half‐duplexEmissatildeo e recepccedilatildeo simultacircnea (ou natildeo) de tramas


Comunicaccedilatildeo entre adaptadores

O niacutevel ligaccedilatildeo eacute geralmente implementado num ldquoadaptadorrdquod l d dDenominado placa de rede

Ex Placas Ethernet 80211 hellip

O adaptador funciona de forma semi‐autoacutenoma

Implementa os niacuteveis ligaccedilatildeo e fiacutesico

EmissorEncapsula o datagrama numa trama

Junta bits de detecccedilatildeo de erros rdt controle de fluxo etc

ReceptorDetecccedilatildeo de erros rdt controle de fluxo etc


ccedil

Extrai o datagrama e passa‐o ao noacute de recepccedilatildeo

Niacutevel LigaccedilatildeoIntroduccedilatildeo e serviccedilos




Endereccedilamento no niacutevel Virtualizaccedilatildeo de Ligaccedilotildees

ATMligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet



Ligaccedilotildees e Protocolos de Acesso Muacuteltiplo

Existem dois tipos de ldquoligaccedilotildeesrdquoPonto‐a‐ponto

Par uacutenico emissor receptorPar uacutenico emissor‐receptorbull PPP em acesso comutado

BroadcastCabo ou meio partilhado por vaacuterios emissores e receptoresbull Ethernet tradicional (IEEE 8023)

bull LAN WiFi sem fios (IEEE 80211)


Caracteriacutesticas do Acesso Muacuteltiplo

Uacutenico canal de difusatildeo partilhado

Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes f ecircinterferecircncias

Existem colisotildees se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo tempo

N id d d t l d i (MAC)Necessidade de um protocolo de acesso ao meio (MAC)

Algoritmo distribuiacutedo que determina como os noacutes partilham o canal i e quando um noacute pode transmitircanal ie quando um noacute pode transmitir

Comunicaccedilatildeo acerca da partilha do canal deve utilizar o proacuteprio canalcanal

natildeo existe canal ldquoout‐of‐bandrdquo para coordenaccedilatildeo


Protocolos MAC

MAC Medium Access Control ‐ trecircs classes geneacutericas

Partilha do CanalDivide‐se a capacidade do canal em fracccedilotildees (slots de tempo frequecircncia coacutedigo)

d f atilde eacute ib iacuted agrave i atilde l i d i oacuteCada fracccedilatildeo eacute atribuiacuteda agrave comunicaccedilatildeo exclusiva entre dois noacutes

Acesso AleatoacuterioO canal natildeo eacute dividido sendo permitidas colisotildees de acessoO canal natildeo eacute dividido sendo permitidas colisotildees de acesso

Eacute necessaacuterio um protocolo para gerir as colisotildees

Atribuiccedilatildeo por TurnosAtribuiccedilatildeo por TurnosOs noacutes emitem por turnos

Os noacutes com mais dados para enviar podem tomar turnos mais longos


Protocolos de Partilha de canal TDMATDMA ti di i i lti lTDMA time division multiple access

Baseado em TDM (Time Division Multiplexing)Acesso ao canal por ldquoturnosAcesso ao canal por turnos

Cada noacute obteacutem um slot de comprimento fixo (comprimento = tempo de transmissatildeo de pacotes) em cada turno

Slots natildeo utilizados vatildeo vazios

Exemplo LAN com 6 noacutes os slots 134 transmitem os slots 2 5 e 6 vatildeo vaziosvazios

Protocolo justo pois atribui a mesma taxa a cada noacute

l i fi i oacute li iProtocolo ineficiente com poucos noacutes e com carga ligeira


Protocolos de Partilha de canal FDMAFDMA frequency division multiple accessFDMA frequency division multiple access

Baseado em FDM (Frequency Division Multiplexing)Espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia

A cada noacute eacute atribuiacuteda uma banda fixa de frequecircnciaBandas de frequecircncia natildeo utilizadas desperdiccediladasExemplo LAN com 6 noacutes os slots 134 transmitem os slots 2 5 e 6Exemplo LAN com 6 noacutes os slots 134 transmitem os slots 2 5 e 6 vatildeo vazios

snc

y ba

nds

freq

uen


Mesmos comentaacuterios que no TDM relativamente agrave eficaacutecia

Protocolos de Acesso Aleatoacuterio

Quando um noacute tem pacotes para enviarTransmite dados agrave velocidade total R do canal

Natildeo existe coordenaccedilatildeo agrave priori entre os noacutes

Dois ou mais noacutes a transmitir colisotildeesUm protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica

Como detectar colisotildees

Como recuperar de colisotildees (ie atraveacutes de retransmissotildees retardadas)

Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterioExemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterioslotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA


Protocolo Slotted ALOHA

PressupostosTodas as frames tecircm o mesmo

Modo de OperaccedilatildeoQuando um noacute quer enviar uma

tamanho

O tempo eacute dividido em slots de igual comprimento

nova frame transmite‐a no proacuteximo slot

Se natildeo existir colisatildeo o noacute pode igual comprimento correspondendo ao tempo de transmissatildeo de 1 frame

O oacute i i i t i atilde d

Se natildeo existir colisatildeo o noacute pode enviar nova frame no slot seguinte

Se existir colisatildeo o noacute tenta retransmitir a frame em cada slotOs noacutes iniciam a transmissatildeo das

frames apenas no iniacutecio dos slots

Os noacutes estatildeo sincronizados

retransmitir a frame em cada slot seguinte depois de um intervalo aleatoacuterio de tempo de paragem ateacute

Se 2 ou mais noacutes transmitem no mesmo slot todos os noacutes detectam a colisatildeo

obter sucesso

Sendo diferente o intervalo para cada noacute existe uma probabilidade detectam a colisatildeo pbaixa de haver colisatildeo na frame seguinte


Slotted ALOHA

Proacutes

Um uacutenico noacute activo pode transmitir continuamente a toda a velocidade

Contras

Colisotildees desperdiacutecio de slots

Sl t icontinuamente a toda a velocidade do canal

Descentralizado os noacutes funcionam

Slots vazios

Os noacutes tecircm de detectar uma colisatildeo num tempo inferior ao da

de forma independente

Simplestransmissatildeo de um pacote

Reloacutegios siacutencronos para sincronizaccedilatildeo dos slots


sincronizaccedilatildeo dos slots

Protocolos CSMA

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Modo de Operaccedilatildeo

Escutar antes de transmitir

Se o canal escutado estaacute livre transmitir toda a frame

Se o canal escutado estiver ocupado retardar a transmissatildeo um intervalo de tempo aleatoacuterio

Analogia Humana Natildeo interromper os outros


Colisotildees no CSMA

Ainda podem existir colisotildees O facto de existir atraso na

spatial layout of nodes

propagaccedilatildeo do sinal implica que dois noacutes podem natildeo detectar as transmissotildees um do outro a tempo transmissotildees um do outro a tempo e comeccedilar a emitir provocando colisatildeoN tNotaA probabilidade de colisatildeo depende da distacircncia entre noacutes e

Em caso de colisatildeo

pdo tempo de propagaccedilatildeo

O tempo de transmissatildeo de todo o pacote eacute desperdiccedilado pois os noacutes natildeo detectam a colisatildeo


noacutes natildeo detectam a colisatildeo

CSMACD (Collision Detection)

CSMACD escuta a portadora detecta colisotildees e volta a emitir passado um intervalo de tempo aleatoacuteriopassado um intervalo de tempo aleatoacuterio

As colisotildees podem ser detectadas num curto intervalo de tempo

As transmissotildees que colidem satildeo imediatamente abortadas reduzindo o desperdiacutecio da capacidade do canal

Detecccedilatildeo de colisotildeesFaacute il LAN bl d d i t id d d i lFaacutecil em LANs cabladas mede‐se a intensidade do sinal compara‐se o sinal transmitido com o recebido

Impossiacutevel em LANs sem fios o receptor fica inactivo enquanto o p p qemissor transmite

Analogia humana o interlocutor educado


CSMACD Diagrama Temporal


Protocolos de Acesso por Turnos

Protocolos MAC de multiplexagem de canal

Partilham o canal de forma eficiente e justa em situaccedilatildeo de carga elevada

Ineficaz em baixa carga atraso no acesso ao canal soacute 1N da largura de banda eacute utilizada mesmo se apenas um noacute estaacute activo

P t l MAC d l toacute iProtocolos MAC de acesso aleatoacuterio

Eficientes para cargas baixas um uacutenico noacute pode utilizar a largura de banda total do canala largura de banda total do canal

Carga elevada excesso de colisotildees

Protocolos de Acesso por T rnosProtocolos de Acesso por Turnos

Juntam as vantagens dos dois tipos anteriores


Tipos de Protocolos de Acesso por Turnos

Polling (amostragem)

Um noacute (master) autoriza oacute ( l )

Passagem de Token (testemunho)Um token de acesso eacute passado

i l d oacute os outros noacutes (slaves) a transmitir no seu turno

Inconvenientes

sequencialmente de um noacute ao seguinteO t k n eacute m f m sp i lInconvenientes

Overhead associado ao polling

O token eacute uma frame especialInconvenientes

Overhead associado ao tokenp g

Ponto uacutenico de falha (noacute master)

Overhead associado ao tokenPonto uacutenico de falha (token)

ExemplosToken Ring

Exemplos802 16 (WCOPP) g

FDDI80216 (WCOPP)

Wireless Connection OrientedPolling Protocol


Resumo dos protocolos MAC

Como utilizar um meio partilhado

Partilha do canal no tempo em frequecircncia ou por coacutedigo p q p gDivisatildeo de Tempo Divisatildeo de Frequecircncia Codificaccedilatildeo

Partilha aleatoacuteria (dinacircmica) ALOHA S‐ALOHA CSMA CSMACD

Carrier Sensing faacutecil em algumas tecnologias (cabos) difiacutecil t ( fi )noutras (sem fios)

CSMACD utilizado na Ethernet

CSMACA utilizado em 80211CS C ut ado e 80

Acesso por TurnosPolling a partir de um noacute central

Passagem de token


MACndash Meacutetodos de Acesso


IEEE 8022 Logical Link ControlO Acesso do niacutevel Rede ao niacutevel MAC eacute feito por uma camada intermeacutedia que esconde as particularidades dos diferentes protocolos de acessodiferentes protocolos de acesso

LLC - Logical Link Control

(a) Posicionamento do LLC (b) Encapsulamento


Modelo para Redes Locais Standard ISO IEC 8802


Standards IEEE 802

Os grupos de trabalho IEE 802 Os mais importantes estatildeo assinalados com Os assinalados com estatildeo em hibernaccedilatildeo


Os assinalados com estatildeo em hibernaccedilatildeo Os assinalados com dagger estatildeo extintos







Protocolo Ethernet



Endereccedilamento no Niacutevel Ligaccedilatildeo

Endereccedilo IP 32‐bitsEndereccedilamento de niacutevel redeEndereccedilamento de niacutevel rede

Necessaacuterio para encaminhar um datagrama agrave rede IP de destino

E d MAC (LAN fiacute i Eth t)Endereccedilo MAC (LAN fiacutesico ou Ethernet)Endereccedilamento de niacutevel ligaccedilatildeo

N aacute i i h f d i t f tNecessaacuterio para encaminhar a frame de uma interface para outra interface que lhe estaacute ligada fisicamente na mesma rede

O endereccedilo MAC tem 48 bits (na maioria das LANs)O endereccedilo MAC tem 48 bits (na maioria das LANs) e estaacute armazenado na ROM do adaptador

Notaccedilatildeo hexadeximal 6bytes com separador (ndash ou )

bull Ex 5823D7FA20B0


Caracteriacutesticas dos Endereccedilos MAC

A atribuiccedilatildeo de endereccedilos MAC eacute administrada pela IEEE

Um fabricante compra uma parte do endereccedilo MAC para assegurar a i id d dunicidade do mesmo

Analogia

(a) endereccedilo MAC N ordm Seguranccedila Social(a) endereccedilo MAC Nordm Seguranccedila Social

(b) endereccedilo IP endereccedilo postal

O espaccedilo de endereccedilamento MAC eacute linear garantia deO espaccedilo de endereccedilamento MAC eacute linear garantia de portabilidade

Pode‐se mover uma placa LAN de uma LAN para outra mantendo o mesmo endereccedilo MAC

Os endereccedilos IP hieraacuterquicos NAtildeO satildeo portaacuteveis

Dependem da sub rede IP a que estatildeo ligadasDependem da sub rede IP a que estatildeo ligadas

Noccedilatildeo de localidade


Endereccedilos MACCada adaptador numa LAN tem um uacutenico endereccedilo MAC

Endereccedilo de Broadcast =1A-2F-BB-76-09-ADFF-FF-FF-FF-FF-FF

= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98


ARP Address Resolution Protocol

Todos os noacutes IP (Hosts Routers)

numa LAN tecircm uma tabela ARP

Como determinar o endereccedilo MAC de um noacute conhecendo o seu numa LAN tecircm uma tabela ARP

A tabela conteacutem mapeamentos

IPMAC para alguns noacutes da rede

mendereccedilo IP

237 196 7 78 p glt IP address MAC address TTLgt

TTL (Time To Live) tempo 1A-2F-BB-76-09-AD

237196723

237196778

237 196 7 14 depois do qual o mapeamento

de endereccedilo seraacute descartado

(tipicamente 20 min)LAN

237196714

(tipicamente 0 min)58-23-D7-FA-20-B0

0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788


Funcionamento do ARP (na mesma LAN)ldquoArdquo quer enviar um datagrama a ldquoBrdquo cujo endereccedilo natildeo estaacute na sua tabela ARP

ldquoArdquo guarda na sua tabela ARP a correspondecircncia IP‐MAC ateacute esta perder validade (time‐out)

ldquoArdquo faz um pedido ARP em broadcast indicando que pretende o end de ldquoBrdquo

perder validade (time out)

ldquosoft staterdquo a informaccedilatildeo que perde validade desaparece a menos

j li dQuem tem o end de ldquoBrdquo

Endereccedilo MAC de destino = FF‐FF‐FF‐FF‐FF‐FF

que seja reactualizada

O ARP eacute ldquoplug‐and‐playrdquo

Os noacutes criam as suas tabelas ARPFF FF FF FF FF

Todos os maacutequinas nessa LAN recebem o pedido ARP

ldquoBrdquo recebe o pacote ARP e

Os noacutes criam as suas tabelas ARP sem a intervenccedilatildeo do administrador de rede

B recebe o pacote ARP e responde a ldquoArdquo indicando o seu endereccedilo MAC

A frame enviada de B para A eacuteA frame enviada de B para A eacute enviada apenas para o endereccedilo MAC de A (unicast)


ARP com routing (LAN)

Enviar um datagrama de A para B atraveacutes de R assumindo que A conhece o endereccedilo IP de Bq

ARR

B

O router R gere duas tabelas ARP uma para cada sub rede

B


ldquoArdquo gera um datagrama com origem ldquoArdquo e destino ldquoBrdquo

FuncionamentoA gera um datagrama com origem A e destino B

ldquoA utiliza ARP para obter o endereccedilo MAC de R na rede 111111111024

ldquoArdquo gera uma frame de niacutevel ligaccedilatildeo com esse endereccedilo MAC de R no destino contendo um datagrama enviadocontendo um datagrama enviado

ldquoArdquo envia a frame a R

R retira o datagrama da frame e verifica que se destina a B (routing)

R usa ARP para obter o endereccedilo MAC de B na rede 222222222024

R gera uma nova frame contendo o datagrama original e o endereccedilo MAC de B no campo destinop

R envia a frame a ldquoBrdquo

A

R

BNiacutevel Ligaccedilatildeo5-38

B





Endereccedilamento no niacutevel Ligaccedilotildees virtuais ATM e MPLS

ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet



Ethernet (IEEE 8023)Desenvolvida por B Metcalfe e D Boggs em 1970Desenvolvida por B Metcalfe e D Boggs em 1970Tecnologia de LAN cablada mais utilizada Razotildees

Barata (placa de rede de 100Mbs lt euro20)Primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escalaMais simples e barata do que LANs com tokens e ATMp qTem evoluiacutedo em performance 10Mbs ndash 10 Gbps

Desenho inicial de Bob Metcalfe representando a configuraccedilatildeo da Ethernetg ccedil

L h k d k E h


Ler resumo em httpenwikipediaorgwikiEthernet

Toplogias de Redes Ethernet 8023 ‐ I

Configuraccedilatildeo inicial (1970 80) 10Base5Configuraccedilatildeo inicial (1970-80) 10Base5Rede em BusCabos coaxiais grossos (thick)Cabos coaxiais grossos (thick)Transmissatildeo em banda de BaseAteacute 500 metros por segmento


10 Mbits

Toplogias de Redes Ethernet 8023 ndash II

Configuraccedilatildeo posterior (1980-90) 10Base2Rede em BusCabos coaxiais finos (thin)Transmissatildeo em banda de BaseAteacute 200 t tAteacute 200 metros por segmento10 Mbits


Toplogias de Redes Ethernet 8023 ndash III

Configuraccedilatildeo recente (gt90) 10BaseTT Twisted PairRede em estrelaP t l foacute i t d (UTP) (STP)Par telefoacutenico entranccedilado (UTP) (STP)Transmissatildeo em banda de BaseAteacute 100 metros por segmento a 100 Mbits


Ateacute 100 metros por segmento a 100 Mbits

Topologia em EstrelaA topologia em Bus manteacutem‐se ateacute meados dos anos 90

Actualmente a topologia utilizada eacute em estrela

A ligaccedilatildeo eacute feita atraveacutes de hub switch ou router ‐ dependendo do particionamento da rede (ver + agrave frente)Taxa de 10100 Mbps 1Gbps ‐gt ldquofast ethernetrdquoTaxa de 10100 Mbps 1Gbps gt fast ethernet

twisted pair

switch


GigaBit Ethernet

Standard IEEE 8023‐2008 usado a partir de 1999

Utiliza o formato de trama standard EthernetUtiliza o formato de trama standard Ethernet

Permite ligaccedilotildees ponto‐a‐ponto e canais de broadcastpartilhadospartilhados

Em modo partilhado utiliza CSMACD

Distacircncias entre noacutes (~100m) devem ser respeitadas paraDistacircncias entre noacutes ( 100m) devem ser respeitadas para garantir taxas elevadas

Full‐Duplex a 1‐10 Gbps em ligaccedilotildees ponto‐a‐ponto emFull Duplex a 1 10 Gbps em ligaccedilotildees ponto a ponto em cabos 5+ UTP

Pode usar cabo cobre (1000BASE‐T) ou fibra (1000BASE‐ZX) ateacute 70Km


Estrutura da Trama Ethernet (i)

O adaptador que emite encapsula o datagrama do protocolo de rede numa trama Ethernetde rede numa trama Ethernet

PreambuloPreambulo7 bytes com o padratildeo 10101010 seguido de 1 byte de Start Frame Delimiter (SFD) com o padratildeo 10101011

Utilizada para sincronizar a frequecircncia dos reloacutegios do emissor e receptor

Dados 46 a 1500 bytesDados 46 a 1500 bytes

No maacuteximo uma trama tem 1526 bytes com os headers


Estrutura da Trama Ethernet (ii)

Endereccedilos 2 x 6 bytesSe o adaptador recebe uma trama com o seu endereccedilo ou com endereccedilo de broadcast passa os dados da trama para o protocolo do niacutevel rede sobrejacentedo niacutevel rede sobrejacente

Senatildeo o adaptador descarta a trama

Tipo 2 bytesp yIndica o protocolo de rede responsaacutevel pelo envio (IP Novell IPX AppleTalkhellip)

CRC 4 bytesVerificado pelo receptor em caso de detecccedilatildeo de erro a trama eacute simplesmente descartada


simplesmente descartada

Serviccedilo natildeo Fiaacutevel e sem Conecccedilatildeo

Sem conecccedilatildeo Natildeo existe handshaking entre o o emissor e receptor p

Natildeo fiaacutevel o receptor natildeo envia ACKs ao emissor para validar (ou invalidar) as tramas recebidas

O fluxo de datagramas passado aos protocolos de niacutevel superior pode natildeo conter todos os dados emitidos

A bilid d d l t d d f lt tA responsabilidade de completar os dados em falta compete ao protocolo de niacutevel superior por exemplo o TCPbull Senatildeo as aplicaccedilotildees iratildeo dar conta das falhas


Algoritmo CSMACD Ethernet

1 O adaptador recebe o datagrama do niacutevel rede e constroacutei uma trama

2 S d d d l

5 Depois da interrupccedilatildeo o adaptador entra no estado de ldquoretirada exponencialrdquo (exponential backoff)2 Se o adaptador detecta que o canal

estaacute livre comeccedila a transmitir a trama Senatildeo espera que fique livre

exponencial (exponential backoff) numa colisatildeo de ordem n mod(10) o adaptador escolhe um valor K aleatoriamente no conjunto

3 Se o adaptador transmite a trama toda sem detectar uma colisatildeo a emissatildeo termina

aleatoriamente no conjunto 012hellip2n‐1 espera um tempo correspondente agrave transmissatildeo de

emissatildeo termina

4 Se o adaptador detecta uma colisatildeo interrompe a emissatildeo e envia sinal d f t (j i l)

Kx512 bits e volta ao passo 2

de engarrafamento (jam signal)


CSMACD Ethernet

Jam Signal 48 bits ‐ garante que todos os outros emissores se datildeo

Exponential BackoffObjectivo adaptar as tentativas de todos os outros emissores se datildeo

conta de que houve uma colisatildeo

Tempo transmissatildeo de 1 Bit 01

j pretransmissatildeo agrave carga da rede estimada do momento

Carga elevada a espera aleatoacuteria eacute mais longap

microsec para Ethernet 10 Mbps se K=1023 o tempo de espera maacuteximo eacute de aproximadamente 50 msec

mais longaPrimeira colisatildeo K eacute escolhido entre 01 a espera eacute K 512 tempo de transmissatildeo de 1 bitD i d d li atilde K50 msec Depois da segunda colisatildeo K escolhido de 0123hellipDepois da 10 colisotildees K escolhido de 0123 hellip 1023

Ver a applet Java no site Web Ver a applet Java no site Web httpmediapearsoncmgcomawaw_kurose_network_2appletscsmacdcsmacdhtml








Protocolo Ethernet


Interligaccedilatildeo de Redes LocaisEm todas as instituiccedilotildees haacute a necessidade de adaptar a LAN aos aspectos organizacionaisp p gGeralmente uma LAN eacute constituiacuteda por vaacuterios segmentos interligados entre si atraveacutes de g gdispositivos permitem diversos graus de isolamentoDispositivos mais utilizados

HubsSwitchesRoutersBridgesGateways


Hub

Dispositivo que actua no Niacutevel 1 (fiacutesico)Interligaccedilatildeo de segmentos atraveacutes de um Hub CentralInterligaccedilatildeo de segmentos atraveacutes de um Hub Central

Os Hubs permitem aumentar a maacutexima distacircncia entre noacutes

Mas um Hub natildeo isola os segmentos a niacutevel das colisotildeesTodos os segmentos recebem todas as frames ‐gt aumenta a probabilidade de colisatildeo

Os Hubs natildeo podem interligar 10BaseT amp 100BaseT


p g

Switch

Dispositivo que actua no Niacutevel 2 (ligaccedilatildeo)Armazena e encaminha frames Ethernet

Encaminha as frames selectivamente com base no endereccedilo MAC de destinoEncaminha as frames selectivamente com base no endereccedilo MAC de destino diminuindo o niacutevel de colisatildeo em cada segmento

Quando encaminha uma frame para um segmento utiliza o protocolo CSMACD garantir o acessog

Dispositivo transparenteOs hosts natildeo se apercebem da presenccedila dos switches

Dispositivo plug‐and‐play self‐learning


Dispositivo plug‐and‐play self‐learningOs switches natildeo precisam de ser configurados

Filtragem e Encaminhamento

1

2

3

Filtragem (Filtering)Filtragem (Filtering)Determinar se uma frame deve ou natildeo ser encaminhada para um dado segmento

Encaminhamento (Forwarding)Encaminhamento (Forwarding)Determinar para que segmento da LAN se deve encaminhar uma frameSemelhante ao problema de encaminhamento de datagramas


Semelhante ao problema de encaminhamento de datagramas que existe no niacutevel 3 (rede)

Auto Aprendizagem

Cada switch manteacutem uma switch table

Elemento da switch table (Endereccedilo MAC Interface Time Stamp)

O it h i d d di iti tatildeO switchmemoriza os endereccedilos dos dispositivos que estatildeo ligados a cada uma das suas interfaces

Quando uma frame eacute recebida atraveacutes de uma interface o switchQuando uma frame eacute recebida atraveacutes de uma interface o switchmemoriza o endereccedilo de origem de cada frame

Regista o elemento (Endereccedilo MAC Interface Instante de Chegada) na tabela de switching

Os elementos satildeo eliminados da tabela quando natildeo satildeo recebidas frames dentro de um dado periacuteodo (TTL ateacute 60 min) p ( )


Algoritmo de AprendizagemQuando um switch recebe uma trama

E t i d MAC d i d tExtrai o endereccedilo MAC de origem da tramaProcura esse endereccedilo na tabela de switchingse encontrar um elemento com esse endereccedilose encontrar um elemento com esse endereccedilo

entatildeo no‐opsenatildeo

cria um novo elemento com esse endereccedilo nordm de interface por onde o recebeu e o instante de chegada


FilteringForwardingQuando um switch recebe uma trama

E t i d MAC d d ti d tExtrai o endereccedilo MAC de destino da tramaProcura esse endereccedilo na tabela de switchingse encontrar uma linha com esse endereccedilose encontrar uma linha com esse endereccedilo

entatildeose o interface eacute o mesmo por onde a trama chegoup gentatildeo descarta a tramasenatildeo encaminha a trama para o interface associado

senatildeopropaga a trama Encaminha a trama para todos

os interfaces excepto para os interfaces excepto para aquele de onde chegou


Exemplo de Switching

C envia uma trama a D

h address interface

Switch Table

switch address interface

AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H

O Switch recebe a trama de CMemoriza na tabela que C estaacute na interface 1

Como D natildeo estaacute na tabela encaminha a trama nas interfaces 2 e 3

A trama eacute recebida por D



Exemplo de SwitchingSupondo que D responde com uma trama para C

Switch Tableswitch address interface

A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12

O switch recebe a trama de DMemoriza na tabela que D estaacute na interface 2

C taacute t b l it h i h t oacutecomo C estaacute na tabela o switch encaminha a trama soacute para a interface 1

A trama eacute recebida por C



Switch isolamento de traacutefegoA instalaccedilatildeo de um switch divide a LAN em segmentos

O switch filtra as tramas

As tramas de um mesmo segmento natildeo satildeo encaminhadas para os outros

Os segmentos satildeo domiacutenios de colisatildeo separados

switch

hub hub hub

Collision domain Collision domain C lli i d i


Collision domain Collision domain Collision domain

Rede Institucional Simples

router Subnet IP

switch

switchswitch

switch


Rede Institucional com Protecccedilatildeo

DMZ Demilitarized Zone


Rede do Laboratoacuterio

Equivalente a umRouter de 6 portas


Switches e RoutersSatildeo ambos dispositivos ldquostore‐and‐forwardrdquo

Routers dispositivos do niacutevel rede (examinam ldquoheadersrdquo datagrama)

Switches dispositivos do niacutevel ligaccedilatildeo (examinam ldquoheadersrdquo trama)

Os routers manteacutem tabelas de routing e implementam algoritmos de routingrouting

Os switches manteacutem tabelas de switching implementam filtros e algoritmos

de aprendizagemde aprendizagem


Sumaacuterio comparativo

hubs switches routersTraffic isolation no yes yes

Plug amp play yes yes nog p y y y

Optimal routing no no yes

C t th hCut through yes yes no

Estes 3 tipos de dispositivos soacute permitem interligar redes comEstes 3 tipos de dispositivos soacute permitem interligar redes com caracteriacutesticas idecircnticas no niacutevel 2 ‐ ligaccedilatildeo de dados


Interligaccedilatildeo de Redes Diferentes

Bridge


Pontes (Bridges) e SwitchesBridge (Ponte)

Equipamento que liga vaacuterias redes diferentes no niacutevel fiacutesico eou ligaccedilatildeo mas com o mesmo protocolo no niacutevel de rede eou transporte permitindo a criaccedilatildeo uma rede homogeacuteneaNormalmente cada bridge tem uma tabela dinacircmica que conteacutem todos os endereccedilos da rede que se situa de cada um dos lados da rede soacute permitindo a passagem dos endereccedilos que estatildeo de cada um dos ladosEacute possiacutevel atraveacutes de filtros impedir a passagem de certos tipos de pacotesActua no niacutevel ligaccedilatildeo (niacutevel dois)

SwitchEquipamento que liga vaacuterios segmentos da uma rede com as mesmas q p q g gcaracteriacutesticas no niacutevel da ligaccedilatildeo (niacutevel 2)Apenas permite a passagem das frames para o segmento onde se situa o endereccedilo destino Actua tambeacutem no niacutevel ligaccedilatildeo

Ver mais detalhes em


httpwwwciscocomunivercdcctddoccisintwkito_docbridginghtm

BridgesOperaccedilatildeo de uma bridge entre LANrsquos 80211 e 8023


Bridges Locais e Remotas

(a) Bridges locais utilizadas para interligar vaacuterias LANs

( ) B id t tili d i t li LAN di t t


(a) Bridges remotas utilizadas para interligar LANs distantes

Bridges Redundantes

Quando existem vaacuterias bridges entre duas LANs pode haver duplicaccedilatildeo de frames se natildeo houver conhecimento e optimizaccedilatildeo da topologia de rede de forma a evitar ciclos


da topologia de rede de forma a evitar ciclos‐gt Spanning Tree Protocol

O Protocolo Spanning Tree

O Spanning Tree Protocol (STP) eacute utilizado para permitir que vaacuterias bridges possam trabalhar em conjunto evitando ciclos de propagaccedilatildeoevitando ciclos de propagaccedilatildeoCada bridge comunica com as outras para descobrir como estatildeo interligadasestatildeo interligadasEsta informaccedilatildeo eacute depois utilizada para eliminar ciclos e permitir o encaminhamento oacuteptimo das framesO STP tambeacutem providencia toleracircncia a falhas pois permite reconfigurar a topologia da rede no caso de falha de dispositivosde dispositivos


Spanning TreesSub conjunto de uma rede que conteacutem todos os noacutes mas soacute as ligaccedilotildeesSub‐conjunto de uma rede que conteacutem todos os noacutes mas soacute as ligaccedilotildees necessaacuterias para assegurar a conectividade miacutenima

Evita ciclos na rede em situaccedilotildees de broadcast

Uma spanning tree eacute construiacuteda entre os noacutes que constituem uma redeUma spanning tree eacute construiacuteda entre os noacutes que constituem uma rede seguindo um algoritmo especiacutefico (Ex ISO 802‐1B)Define‐se um noacute raiacutez (neste exemplo A)Cada noacute envia uma mensagem de junccedilatildeo ao noacute raiacutezCada noacute envia uma mensagem de junccedilatildeo ao noacute raiacutez

A mensagem eacute encaminhada ateacute chegar agrave raiz ou a um noacute que jaacute faz parte da spanning tree

A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5

(a) Construccedilatildeo da spanning treeG

EF

(b) Spannig tree resultante


(a) Construccedilatildeo da spanning tree (b) Spannig tree resultante

Bridges em Spanning Tree

(a) LANs interligadas (b) Uma spanning tree cobrindo as LANs(a) LANs interligadas (b) Uma spanning tree cobrindo as LANs A representaccedilatildeo (b) permite revelar melhor a spanning tree

As linhas tracejadas natildeo pertencem agrave spanning tree


Hubs Bridges Switches

(a) Hub (b) Bridge (c) Switch


GatewaysGateway ‐ Equipamento que liga vaacuterias redes de diferentes tipos convertendo os pacotes de um protocolo para outro e vice‐versaversa

Actua nos 2 niacuteveis superiores da pilha protocolar








Protocolo Ethernet

Detecccedilatildeo e correcccedilatildeo de erros (mais tarde)


Ligaccedilatildeo de Dados Ponto a PontoUm emissor e um receptor mais simples que numa ligaccedilatildeo em

broadcast

Natildeo haacute necessidade de controle de acesso ao meio

Natildeo eacute necessaacuterio endereccedilamento

bull Exemplos Dialup RDIS ADSL

Protocolos ponto a ponto mais utilizados

HDLC High‐level Data Link Control (ISO Level 2 13239)bull httpenwikipediaorgwikiHigh‐Level_Data_Link_Control

PPP Point to Point Protocol (IETF RFC 1661)PPP Point to Point Protocol (IETF RFC 1661)bull httpwwwciscocomunivercdcctddoccisintwkito_docppphtm


Requisitos PPP [RFC 1557]Formataccedilatildeo de pacotes encapsulamento de datagramas do niacutevel rede em frames do niacutevel loacutegico

Capacidade de transportar dados do niacutevel rede de qualquer protocolo do niacutevelCapacidade de transportar dados do niacutevel rede de qualquer protocolo do niacutevel rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempobull Camada Network Control Protocols (NCP)

Capacidade estabelacer ligaccedilotildees multiplexadas pelas camadas superioresp g ccedil p p pbull Camada Link Control Protocol (LCP)

Transparecircncia de transmissatildeo deve poder transmitir qualquer padratildeo de bits no campo de dadospDetecccedilatildeo de erros deve permitir detectar os erros de transmissatildeo (natildeo realiza correcccedilatildeo)Ligaccedilatildeo activa detecccedilatildeo e sinalizaccedilatildeo de falha do sinal da ligaccedilatildeoLigaccedilatildeo activa detecccedilatildeo e sinalizaccedilatildeo de falha do sinal da ligaccedilatildeoNegociaccedilatildeo do endereccedilo do niacutevel rede os pontos terminais podem detectar eou configurar os respectivos endereccedilos de niacutevel redeR atilde d l d fl d d atilde d d d atildeRecuperaccedilatildeo de erros controle de fluxo re‐orderdenaccedilatildeo de dados satildeo deixados para os niacuteveis mais elevados


Formato da Frame PPP

Formato semelhante ao do HDLCFlag delimitador da frame ‐ 1 byteAddress endereccedilo de broadcast ‐ 1 bytesccedil yControl natildeo utilizado no futuro possibilidade de muacuteltiplos campos de controle ‐ 1 byteProtocolo protocolo de niacutevel superior ao qual a frame deve ser p p qentregue (PPP‐LCP IP IPCP etc) ‐ 1 ou 2 bytesDados dados transportados na frame ateacute 1500 bytesFCS (Frame Checksum Sequence) teste de paridade ciacuteclica para ( q ) p pdetecccedilatildeo de erros ‐ 2 ou 4 bytesClosing Flag Sequence sequecircncia de bits que indica o fim da frame ‐ 1 byte


PPP Link Control Protocol (LCP)

Antes de poder trocar dados os intervenientes na ligaccedilatildeo de dados devem

Configurar o link PPP (tamanho max da frame autenticaccedilatildeo etc)

fDetectar e configurar

paracircmetros do niacutevel reded atilde dNo caso de ser IP satildeo trocadas

mensagens de IP Control Protocol (IPCP) msgs (protocol field 8021) Estados do Link Control Protocolpara detectar e configurar o endereccedilos IP



Iniacutecio

A simplified phase diagram to bring a line up and down


Utilizaccedilotildees do PPP

O PPP eacute utilizado em cima de outros protocolos no serviccedilo de acesso ADSL


Transparecircncia na Transmissatildeo de DadosA existecircncia de padrotildees de limitaccedilatildeo de frame levanta o problema da ldquotransparecircnciardquoA transparecircncia na transmissatildeo de dados consiste na possibilidade p pde transmissatildeo de qualquer sequecircncia de ldquo0rdquo e ldquo1rdquo mesmo se idecircnticas ao do flag de delimitaccedilatildeo

sequecircncia lt01111110gt dados ou o flagsequecircncia 01111110 dados ou o flagPara distinguir sempre que no interior dos dados aparece a sequecircncia lt01111110gt eacute inserida uma sequecircncia identica adicional que eacute depois retirada na recepccedilatildeoque eacute depois retirada na recepccedilatildeoEsta funcionalidade eacute designada por ldquobyte stuffingrdquo

Emissor adiciona (ldquostuffsrdquo) um byte extra lt 01111110gt depois de cada byte de dados com a configuraccedilatildeo lt 01111110gtbyte de dados com a configuraccedilatildeo lt 01111110gtReceptorbull dois lt01111110gt bytes de seguida descarta o primeiro byte e continua a recepccedilatildeo de dadoscontinua a recepccedilatildeo de dados

bull uacutenico 01111110 detecccedilatildeo do byte de flag


Byte Stuffing

flag byteg ypatternin datato send

flag byte pattern plusstuffed byte in transmittedstuffed byte in transmitted data


Bit StuffingBit Stuffing (HDLC) ‐ o flag 01111110 eacute utilizada no iniacutecio e no fim de cada bloco a transmitir

Para que no interior de um bloco natildeo seja detectada nenhuma flag eacute utilizado o mecanismo de bit‐stuffing que

i t i i 0 d i d d i 1 d i eacuteconsiste em inserir um 0 depois de cada cinco 1 que depois eacute retirado na recepccedilatildeo ou seja

para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110

FLAG Bit Stuffing FLAG








Protocolo Ethernet


Virtualizaccedilatildeo do Niacutevel LigaccedilatildeoNem sempre o niacutevel ligaccedilatildeo estaacute directamente implementado em cima de um meio fiacutesico como no caso do 8023 (Ethernet) ou 80211 (Wireless)

A ligaccedilatildeo pode na realidade ser implementada por uma camada de protocolos queA ligaccedilatildeo pode na realidade ser implementada por uma camada de protocolos que abstrai o meio e pode ter uma arquitectura complexa

Essa camada apresenta um conjunto de serviccedilos ao niacutevel rede que simula ou virtualiza o niacutevel ligaccedilatildeo

Exemplo das redes puacuteblicas de dadosIP sobre X 25 Frame Relay ou ATMIP sobre X25 Frame Relay ou ATM


ATM Asynchronous Transfer Mode

O ATM eacute um standard dos anos 90 para alto deacutebito (155 Mbps a 622 Mbps ou mais) desenvolvido pelo ITU‐T no acircmbito da arquitectura B‐ISDNMbps ou mais) desenvolvido pelo ITU‐T no acircmbito da arquitectura B‐ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network)

Objectivo arquitectura integrada para transportar voz viacutedeo e dados topo a topo

Satisfazendo requisitos temporais e de QoS para voz e viacutedeo em contraste com o modelo de ldquomelhor esforccedilordquo da Internetcontraste com o modelo de melhor esforccedilo da Internet

Considerado a nova geraccedilatildeo para a telefonia tem as suas origens no mundo das comunicaccedilotildees telefoacutenicas

Tecnologia de comutaccedilatildeo de pacotes de tamanho fixo (chamados ceacutelulas) utilizando circuitos virtuais


Arquitectura ATM

Constituiacutedo por 3 camadas ou niacuteveisConstituiacutedo por 3 camadas ou niacuteveisAAL ‐ ATM Adaptation Layer presente no sistema terminal que acede agrave rede ATM

Funcionalidades de segmentaccedilatildeo e agregaccedilatildeo de dadosAproximadamente equivalente ao niacutevel transporte da Internet

ATM layer niacutevel ldquorederdquoyFuncionalidades de comutaccedilatildeo e encaminhamento de ceacutelulas

Niacutevel Fiacutesico


O Modelo de Referecircncia ATM


Correspondecircncia ATMOSI

Transmission Convergence

Physical Medium DependentPhysical Medium-Dependent

Os niacuteveis ATM e suas funcionalidades


ATM Adaptation Layer (AAL)

O ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptardquo os niacuteveis superiores (IP ou aplicaccedilotildees nativasniacuteveis superiores (IP ou aplicaccedilotildees nativas ATM) ao niacutevel inferior ATMO niacutevel AAL soacute estaacute presente nos sistemas finais e natildeo nos switchesfinais e natildeo nos switchesO segmento de niacutevel AAL (campos headertrailer e dados) eacute fragmentado em muacuteltiplas ceacutelulas ATM com 53 bytes demuacuteltiplas ceacutelulas ATM com 53 bytes de comprimento

analogia segmento TCP enviado em aacute i t IPvaacuterios pacotes IP


Existem vaacuterios tipos de niacuteveis AAL dependendo da classe de serviccedilo ATM

Tipos de AALsExistem vaacuterios tipos de niacuteveis AAL dependendo da classe de serviccedilo ATM

AAL1 para serviccedilos CBR (Constant Bit Rate) ex circuitos virtuais

AAL2 para serviccedilos VBR (Variable Bit Rate) ex MPEG video

AAL5 para serviccedilos de dados ex datagramas IP

Os dados utilizador satildeo encapsulados dentro de um Protocol Data Unit que eacute fragmentado em vaacuterias ceacutelulas ATMg

O formato dos headers e trailers depende do tipo de serviccedilo

Application Data

Convergence Sublayer

Convergence SublayerProtocol Data Unit

CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer

AAL PDU(Protocol Data Unit) Segmentation and

Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATM C ll 2 (53 b t )


ATM Cell 1 (53 bytes)ATM Cell 2 (53 bytes)

Camada ATM Circuitos VirtuaisServiccedilo transporta celulas atraveacutes da rede ATM

Anaacutelogo ao niacutevel rede IP mas fornece serviccedilos muito diferentes

T t CV l l atilde t t d d i d tiTransporte CV as celulas satildeo transportadas da origem ao destino num Circuito Virtual

Estabelecimento de circuito antes de transferecircncia de dados

Cada ceacutelula tem um identificador de circuito e natildeo endereccedilo destino

Todos switches ao longo da rota mantecircm estado para cada circuito que os inclui

Recursos de switch e ligaccedilatildeo (memoacuteria e largura de banda) satildeo alocados ao circuito para garantir caracteriacutesticas de tipo circuito comutado

Circuitos Virtuais Permanentes (PVCs)Circuitos Virtuais Permanentes (PVCs)

Conexotildees persistentes

Circuitos Virtuais Comutados (SVC)( )

Estabelecidos dinamicamente em cada ligaccedilatildeo


Camada ATM Ceacutelula ATM

Ceacutelula de 53 bytes de comprimentoPayload pequeno ‐gt tempo de criaccedilatildeo de ceacutelula curto para transporte de vozceacutelula curto para transporte de voz digitalizadaDiminuiccedilatildeo do jitter (variacircncia do atraso entre pacotes)

VPIVCI virtual channel IDmuda em cada ligaccedilatildeo atraveacutes da rede

PT Payload type

5 bytes

PT Payload typeTipo de payload transportado

CLP Cell Loss Priority bitCLP = 1 implica uma ceacutelula de baixaCLP 1 implica uma ceacutelula de baixa prioridade que pode ser descartada em caso de congestatildeo

HEC Header Error ChecksumTeste de redundacircncia ciacuteclica


Niacutevel Fiacutesico ATMDois sub‐niacuteveis na camada fiacutesica

TC (Transmission Convergence) adapta o niacutevel ATM ao subniacutevel PMD bj tsubjacente

Geraccedilatildeo e verificaccedilatildeo do checksum do header CRC de 8 bits

Delimitaccedilatildeo das ceacutelulasDelimitaccedilatildeo das ceacutelulas

Sincronizaccedilatildeo do envio das frames com a taxa de transmissatildeo do meio

Adaptaccedilatildeo da frame de transmissatildeo ao meio fiacutesico

PMD (Physical Medium Dependent) gere o meio fiacutesico utilizadoSincronizaccedilatildeo da emissatildeo e recepccedilatildeo enviando informaccedilatildeo temporalSincronizaccedilatildeo da emissatildeo e recepccedilatildeo enviando informaccedilatildeo temporal

Especificaccedilatildeo das interfaces e cablagem para cada meio fiacutesico

bull SONETSDH Vaacuterias taxas OC3 = 15552 Mbps OC12 = 62208 Mbps OC48 = 2 45 Gbps OC192 9 6 Gbps245 Gbps OC192 = 96 Gbps

bull TIT3 linhas telefoacutenicas tradicionais 15 Mbps 45 Mbps

bull Multimode Fiber (MMF) e STP 155 Mbps


IP‐Over‐ATMIP b ATM

IP claacutessico3 segmentos de redes

IP sobre ATMSubstitui‐se o segmento de rede IP por uma rede ATM3 segmentos de redes

Endereccedilos MAC e IP

p

Endereccedilos ATM e IP

RoutersIPATM ATM

backbonenetworknetwork

EthernetLANs Ethernet

LANs


Trajecto de um Datagrama numa rede IP sobre ATM

No router de entradaA camada IP mapeia o endereccedilo IP de destino num endereccedilo ATM utilizandodestino num endereccedilo ATM utilizando ATM‐ARP (RFC 2225)Passa o datagrama ao niacutevel AAL5AAL5 encapsula e fragmenta os dados cria as ceacutelulas e passa‐as ao niacutevel ATM

A rede ATM encaminha a ceacutelula atraveacutes de um circuito virtual ateacute ao router de destinodestinoNo router de destino

AAL5 agrega as ceacutelulas formando o datagrama originaldatagrama originalSe o CRC estaacute correcto o datagrama eacute entregue agrave camada IP

Os backbones ATM podem manter circuitos permanentes entre os vaacuterios pontos de entrada e saiacuteda


Bridging MAC-ATM com LAN EmulationP l L NE (L N E l )Protocolo LANE (LAN Emulation)

Permite integraccedilatildeo de interfaces ATM em hosts ou switches criando funcionalidades de bridging com 802 3criando funcionalidades de bridging com 8023Realiza a conversatildeo de endereccedilos MAC para ATM


ConclusatildeoPrinciacutepios dos Serviccedilos da Camada Ligaccedilatildeo

Partilha de canal de broadcast MAC

Endereccedilamento de niacutevel ligaccedilatildeo

Protocolos de conversatildeo de endereccedilos

D atilde atilde d (fi RC II )Detecccedilatildeo e correcccedilatildeo de erros (ficou para RC IIhellip)

Instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de algumas tecnologias da camada ligaccedilatildeocamada ligaccedilatildeo

Ethernet

Dispositivos de ligaccedilatildeop g ccedil

PPP

Virtualizaccedilatildeo da camada ligaccedilatildeoModelo ATM


0 Niacutevel Ligaccedilatildeo

ObjectivosCompreender os princiacutepios e serviccedilos do Niacutevel LigaccedilatildeoCompreender os princiacutepios e serviccedilos do Niacutevel Ligaccedilatildeo

Partilha de um canal em broadcast acesso muacuteltiplo

Endereccedilamento no niacutevel ligaccedilatildeo


Exemplos e implementaccedilotildees de vaacuterios protocolos do iacute l lniacutevel ligaccedilatildeo









ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet








LANsLANs




que os liga








Rede

Transporte

Ligaccedilatildeo






























ccedil








Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

y ba

nds

freq

uen










ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

2

3





Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110









Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP










ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet








LANsLANs




que os liga








Rede

Transporte

Ligaccedilatildeo






























ccedil








Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

y ba

nds

freq

uen










ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

2

3





Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110









Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP








LANsLANs




que os liga








Rede

Transporte

Ligaccedilatildeo






























ccedil








Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

y ba

nds

freq

uen










ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

2

3





Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110









Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP










Rede

Transporte

Ligaccedilatildeo






























ccedil








Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

y ba

nds

freq

uen










ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

2

3





Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110









Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP





























ccedil








Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

y ba

nds

freq

uen










ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

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0C C4 11 6F E3 98

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ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

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Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

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hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

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hub hub hubA

I

BEGC

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B CD

EF

G H

CD

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switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

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BC

DE

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E

C

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EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

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Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP









Protocolo Ethernet


















Protocolos MAC




















snc

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ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











obter sucesso



Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











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(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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0C C4 11 6F E3 98

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B


B











A

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B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











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switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















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AB

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hub hub hubA

I

EGC

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hub hub hubA

I

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hub hub hub





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switch

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ATMHeader

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RoutersIPATM ATM



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CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











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Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




Slots vazios







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Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











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(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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Protocolo Ethernet






L h k d k E h






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GigaBit Ethernet































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CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















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AB

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hub hub hubA

I

EGC

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B CD

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Protocolo Ethernet




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Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



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CS-PDUTrailer


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ATMHeader

SARHeader

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ATMHeader

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RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP














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ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA





tamanho











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Slotted ALOHA

Proacutes


Contras




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Protocolos CSMA










































Inconvenientes







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FDDI80216 (WCOPP)











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Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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mendereccedilo IP



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0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

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B


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B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











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GigaBit Ethernet































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Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















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AB

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hub hub hubA

I

EGC

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B CD

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B CD

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Arquitectura ATM
























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RoutersIPATM ATM



LANs

















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CSMA CSMACD CSMACA





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Slotted ALOHA

Proacutes


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Inconvenientes







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FDDI80216 (WCOPP)











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Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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B











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ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






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10 Mbits











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GigaBit Ethernet































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Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















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AB

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I

EGC

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B CD

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B CD

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RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


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Slotted ALOHA

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Protocolo Ethernet















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58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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Arquitectura ATM
























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ATMHeader

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RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP



Slotted ALOHA

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Contras




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Protocolos CSMA










































Inconvenientes







ExemplosToken Ring


FDDI80216 (WCOPP)











Passagem de token










Standards IEEE 802










Protocolo Ethernet















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58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

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B











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Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











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switch


GigaBit Ethernet































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CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

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hub hub hubA

I

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RoutersIPATM ATM



LANs

















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FDDI80216 (WCOPP)











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Protocolo Ethernet















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RoutersIPATM ATM



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RoutersIPATM ATM



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Protocolo Ethernet





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1

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Auto Aprendizagem





















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hub hub hubA

I

EGC

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B CD

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A 1

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hub hub hubA

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BEGC

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B CD

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RoutersIPATM ATM



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Protocolo Ethernet






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Protocolo Ethernet





Hub






p g

Switch









1

2

3





Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







para enviar 11010111110111111101

eacute enviado

01111110110101111100111110110101111110









Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP









Protocolo Ethernet















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








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237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











A

R


B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











twisted pair

switch


GigaBit Ethernet































2 S d d d l











CSMACD Ethernet

















Protocolo Ethernet





Hub






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Switch









1

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Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

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I

EGC

231

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Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























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CS-PDUTrailer


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SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

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SARTrailer



















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RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP















Analogia











= adaptadorLAN

(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

237196778




237196714


0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98237196788




















ARR

B


B











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B






ligaccedilatildeo

Protocolo Ethernet






L h k d k E h






10 Mbits











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GigaBit Ethernet































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Protocolo Ethernet





Hub






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Auto Aprendizagem





















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AB

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hub hub hubA

I

EGC

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SARHeader

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RoutersIPATM ATM



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(wired orwireless)

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

0C-C4-11-6F-E3-98








mendereccedilo IP



237196723

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0C C4 11 6F E3 98

71-65-F7-2B-08-53

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RoutersIPATM ATM



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I

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I

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hub hub hubA

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RoutersIPATM ATM



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router Subnet IP

switch

switchswitch

switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

BC

12 A

BC

DE

C

F

34D

E

C

F

G

EF5


EF




















Protocolo Ethernet




broadcast
























Iniacutecio











Byte Stuffing







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Protocolo Ethernet














Arquitectura ATM
























Application Data



CS-PDUHeader

CS-PDUTrailer


Reassembly Sublayer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer

ATMHeader

SARHeader

SARTrailer



















PT Payload type

5 bytes





















p


RoutersIPATM ATM



LANs

















Ethernet


PPP



Auto Aprendizagem





















h address interface

Switch Table


AB

11

12 3

hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

CD

12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

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switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

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12 A

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E

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Protocolo Ethernet




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Switch Table


AB

11

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hub hub hubA

I

EGC

231

B CD

EF

G H








A 1

1

2 3

hub hub hubA

I

BEGC

1231

B CD

EF

G H

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12










switch

hub hub hub





router Subnet IP

switch

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switch























Bridge















Bridges Redundantes











A

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I

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A

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RoutersIPATM ATM



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