Redes de Computadores

Jeacutefer Benedett Doumlrrprofjefergmailcom

Camada enlace

Canais de comunicaccedilatildeo que conectam noacutes adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces

bull Enlaces com fio

bull Enlaces sem fio

bull LANs

Conteuacutedo

Camada enlace Protocolos de enlace

Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes

ServiccedilosEnquadramentoControle de erros

Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio

Camada enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Camada enlace

Canais de comunicaccedilatildeo que conectam noacutes adjacentes ao longo do caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces

bull Enlaces com fio

bull Enlaces sem fio

bull LANs

Conteuacutedo

Camada enlace Protocolos de enlace

Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes

ServiccedilosEnquadramentoControle de erros

Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio

Camada enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Camada enlace Protocolos de enlace

Fornecem comunicaccedilatildeo entre noacutes (hospedeiros ou roteadores) em um enlaceEnlace eacute um canal de comunicaccedilatildeo entre noacutes adjacentes

ServiccedilosEnquadramentoControle de erros

Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de errosControle de fluxoEndereccedilamentoControle de acesso ao meio

Camada enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

A camada de enlace tem a responsabilidade de transferir um datagrama de um noacute para o noacute adjacente sobre um enlace

Analogia do transporteViagem de Princeton ateacute Lausanne

bull Carro Princeton ateacute JFKbull Aviatildeo JFK ateacute Genevabull Trem Geneva ateacute Lausanne

bull Turista = datagramabull Segmento de transporte = enlace de comunicaccedilatildeobull Modo de transporte = protocolo da camada de enlacebull Agente de viagem = algoritmo de roteamento

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Quando falamos de camada fiacutesica estamos falando de cabos fios ondas eletromagneacuteticas

Agora quando falamos da camada de enlace de dados estamos nos referindo ao pequeno software que faz com que a informaccedilatildeo possa ser transmitida atraveacutes destes cabos fios e ondas eletromagneacuteticas controlando o funcionamento destes

Este software da camada de enlace de dados natildeo eacute nenhum programa que vocecirc instale em seu computador ele estaacute laacute dentro do equipamento e jaacute veio assim de faacutebrica

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Primeiramente quando a camada de rede pede agrave camada de enlace de dados que leve uma informaccedilatildeo de um lugar para outro a camada de enlace de dados pega os pacotes que tem que enviar e divide-os em quadros Estes quadros satildeo entatildeo repassados para a camada fiacutesica que efetivamente transporta as informaccedilotildees ateacute o seu destino

Este trabalho de fazer a conexatildeo entre dois equipamentos pode se dar de vaacuterias maneiras sendo que trecircs delas satildeo mais comuns Vamos vecirc-las a seguirNatildeo orientado a conexotildees e sem confirmaccedilatildeoNatildeo orientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeoOrientado a conexotildees e com confirmaccedilatildeo

Enlace

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Este modo de transmissatildeo pode ser comparado a um pombo correio Emissor e receptor natildeo estabelecem uma ligaccedilatildeo direta entre si e natildeo haacute uma garantia que a mensagem chegaraacute corretamente se eacute que chegaraacute Pode acontecer de o pombo ver algueacutem jogando milho na praccedila e esquecer do recado

Neste modo a camada de enlace de dados do equipamento transmissor repassa para a camada fiacutesica os quadros a serem transportados sem nenhum meacutetodo que garanta que eles seratildeo recebidos corretamente se eacute que seratildeo recebidos Ao chegar em seu destino os quadros satildeo recebidos pela camada de enlace de dados do receptor que os junta refazendo o pacote original que eacute repassado para as camadas superiores Satildeo as camadas superiores que se encarregam de descobrir o erro e solicitar um novo envio

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Tampouco haacute neste caso o estabelecimento de uma conexatildeo direta entre o transmissor e o receptor antes da transmissatildeo ou o encerramento da conexatildeo depois da transmissatildeo

Este tipo de serviccedilo costuma ser usado nos casos em que o meio de transmissatildeo eacute confiaacutevel quando ocorre o traacutefego de streaming de dados como nas transmissotildees de raacutedio ou TV pela internet ou entatildeo quando se quer deixar o trabalho de controle de erros para outras camadas Com base neste uacuteltimo motivo eacute que a maior parte dos equipamentos de LAN existente hoje em dia usa este tipo de serviccedilo

Serviccedilo sem conexatildeo e sem confirmaccedilatildeo (cont)

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Este serviccedilo eacute basicamente o ARAqui haacute um pouco mais de qualidade na transmissatildeo mesmo que uma conexatildeo direta natildeo seja estabelecida entre os transmissor e o receptor Neste caso cada vez que o receptor recebe um quadro corretamente ele envia uma pequena mensagem informando ao transmissor que tudo chegou certo O transmissor por sua vez apoacutes mandar um quadro aguarda uma confirmaccedilatildeo durante um certo tempo Se natildeo receber a confirmaccedilatildeo envia de novoFazer a confirmaccedilatildeo de recebimento em um niacutevel tatildeo baixo da pilha de camadas ao inveacutes de fazecirc-lo nas camadas superiores tem consequumlecircncias na melhora do desempenho da rede quando o meio de transmissatildeo natildeo eacute muito confiaacutevel

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Entender o motivo eacute simplesImagine que o pacote a ser transmitido de um equipamento para outro tenha um mega A camada de rede passa este pacote para a camada de enlace de dados que divide o pacote em mil quadros que satildeo entatildeo enviadosComo o meio de transmissatildeo natildeo eacute laacute essas coisas cerca de cem quadros satildeo perdidos Daiacute no equipamento receptor os quadros que chegaram satildeo montados e repassados para a camada de rede que soacute entatildeo verifica que houve um problema na transmissatildeo e pede para que o pacote seja reenviado E laacute vai um novo mega circular com grandes chances de que a transmissatildeo natildeo aconteccedila corretamente

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

A confirmaccedilatildeo de recebimento feita diretamente na camada de enlace de dados resolve o problema pois antes mesmo da remontagem do pacote original jaacute haacute um aviso de que uma pequena fraccedilatildeo dele - um dos quadros - natildeo foi recebida corretamente E entatildeo apenas este quadro eacute reenviado

Quando o meio de transmissatildeo eacute altamente confiaacutevel caso dos cabos de fibra oacutetica por exemplo geralmente abre-se matildeo da confirmaccedilatildeo de recebimento na camada de enlace de dados deixando-se este serviccedilo a cargo das camadas superiores

Serviccedilo sem conexatildeo e com confirmaccedilatildeo (cont)

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Aqui temos o que haacute de mais confiaacutevel neste assunto Quando a camada de enlace de dados fornece agrave camada de rede um serviccedilo deste tipo uma conexatildeo direta eacute estabelecida entre o transmissor e o receptor formando um caminho virtual entre os dois extremosNestes casos os quadros satildeo devidamente numerados antes de serem enviados Com isso aleacutem de confirmar o recebimento correto de cada quadro haacute ainda a vantagem de evitar o envio duplicado de quadrosO envio duplicado costuma acontecer quando a mensagem de confirmaccedilatildeo se perde no caminho Daiacute como o transmissor natildeo sabe que o quadro foi recebido nos trinques envia novamente No caso do serviccedilo com conexatildeo se a confirmaccedilatildeo se perder e o transmissor reenviar o quadro o receptor seraacute capaz de saber que aquele quadro estaacute repetido para entatildeo descartaacute-lo e enviar uma nova confirmaccedilatildeo

Serviccedilo com conexatildeo e com confirmaccedilatildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Varios metodos

contagem caracteresfalg inicial e finaloctetos

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de DadosEstrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Contagem de Caracteres

Quando tudo comeccedilou a primeira ideacuteia foi claro bem simples E para entendecirc-la imaginemos que a camada de enlace de dados tenha que transmitir a seguinte frase Rede FASUL eacute bom demaisVisando garantir que os quadros tivessem tamanhos variados o primeiro byte de quadro tinha um nuacutemero que indicava o seu comprimento Imaginando que cada quadro vaacute transmitir uma palavra da nossa frase de exemplo junto com o espaccedilo da direita os dados seriam transmitidos assim (reparem que os nuacutemeros levam em consideraccedilatildeo os espaccedilos)

5Rede 6FASUL 2eacute 4bom 6demais

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Fica claro pra qualquer um que as chances de isso dar errado satildeo altiacutessimas basta um nuacutemero errado para que uma sequumlecircncia de pacotes seja perdida Imagine que o primeiro nuacutemero o 5 virasse um 7

A camada de enlace de dados receptora veria este nuacutemero seis e receberia os 6 proacuteximos bytes Rede 6FA Bela palavra natildeo

Mas o pior vinha em seguida sabendo que suposto quadro de quatro bytes tinha terminado a camada de enlace de dados pegaria o proacuteximo nuacutemero para saber o tamanho do proacuteximo quadro E qual seria o nuacutemero recebido

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

A bagunccedila pode ser pior ainda se a informaccedilatildeo a ser transmitida forem nuacutemeros um quadro fica com tamanho errado a camada de enlace de dados lecirc ateacute o byte errado pega o proacuteximo que tambeacutem eacute um nuacutemero acha que ele eacute um indicador de tamanho e segue em frente

Outro problema trazido por esta situaccedilatildeo era que a camada de enlace de dados natildeo tinha como saber onde o quadro acabava Ela apenas sabia onde ele comeccedilava e soacute sabia isso se estivesse tudo sem errosNa eacutepoca em que este meacutetodo foi criado a camada fiacutesica gerava enormes quantidade de erros

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Bytes de FlagsA soluccedilatildeo encontrada para o problema que acabamos de ver se deu por meio da inserccedilatildeo de bytes especiais no iniacutecio e no fim de cada quadro para servir de molduraDigamos que para o nosso exemplo escolhecircssemos a letra f para servir de flag Ainda com a ideacuteia de que cada quadro carregue uma palavra a transmissatildeo seria esta

ffRede ffFASUL ffeacute ffbom ffdemaisfFazendo assim a transmissatildeo fica um pouco mais confiaacutevel porque um quadro corrompido natildeo inutiliza toda a transmissatildeo Basta procurar o proacuteximo par de bytes de flag para saber onde o proacuteximo quadro comeccedila

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Imagine que o byte de flag que fecha o primeiro quadro se corrompa e se transforme em um g Para a camada de enlace de dados receptora o primeiro quadro seria entatildeo este

R g

O que aconteceu A camada enlace de dados pensou que o byte que abre o segundo quadro fosse o byte que fecha o primeiro Daiacute ao procurar um byte de abertura ela daria de cara com o F da palavra FASUL veria que ele natildeo eacute um byte de flag e logo saberia que alguma coisa deu erradaEntatildeo iria desconsiderar tudo o que viesse em seguida ateacute achar um par de bytes de flag e encontraria os ff antes da palavra eacute Deste modo ela saberia que ali estava um quadro correto e seguiria em frente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Soacute que isso traz um novo problema se o meacutetodo funciona bem com a nossa frase de exemplo imagine como seria a transmissatildeo da palavra fofura

ffofuraf

Eita que sobrou foi f nisso aiacute

A camada de enlace de dados receptora iria trabalhar assim o primeiro f comeccedila um quadro o segundo f termina um quadroeacute um quadro vazio Tem que vir outro f para comeccedilar um novo mas vem um o Descarta Procura um par de f natildeo tem E laacute se foi todo o pacote Perdemos a palavra Problema seacuterio natildeo

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

pensando nisso os idealizadores desta soluccedilatildeo pensaram no seguinte colocar um outro caractere de aviso para informar que o caractere que vem depois dele eacute pra ser lido como parte do pacote e natildeo como um caractere especial Para nosso exemplo vamos usar a letra n como caractere de aviso A palavra fofura seria transmitida assim

FnfonfurafA camada de enlace de dados receptora iria trabalhar nesta mensagem da seguinte maneira o primeiro f comeccedila um quadro daiacute vem um n logo ela sabe que o que vem depois natildeo eacute um byte de flag daiacute vem o f que eacute lido depois o o e por aiacute vai ateacute chegar ao uacuteltimo f que por natildeo ter um n antes eacute interpretado como um fim de quadro E assim a palavra fofura eacute recebida corretamente

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Mas ainda havia um problema e se a palavra a ser transmitida fosse ninfa O quadro seria este

fninnfaf

Repare bem ali estatildeo os f que abrem e fecham o quadro mais o n antes do f que natildeo eacute flag

A interpretaccedilatildeo da mensagem seria esta o primeiro f abre o quadro depois vem o n que eacute interpretado como aviso dizendo que o que vem depois eacute pra ser lido como parte do quadro e vem o i que eacute lido depois outro n interpretado como aviso depois outro n o que era para ser um aviso mas seraacute interpretado como parte do quadro depois vem o f que por natildeo ter nada antes eacute interpretado como fim de quadro Daiacute pra frente nada eacute lido e a palavra que chega eacute in

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

A soluccedilatildeocolocar o caractere de aviso antes de um caractere de aviso falso Deste jeito a palavra ninfa seria transmitida assim

fnninnnfaff indica iniacutecio de quadron indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmentei lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadron lido normalmenten indica que o que vem depois eacute parte do quadrof lido normalmentea lido normalmentef indica fim de quadroO que foi lido normalmente ninfa

Estrutura dos quadros da camada de Enlace de Dados

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Mais comum eacute dar ao transmissor alguma realimentaccedilatildeo sobre o que estaacute se passando do outro ladoConfirmaccedilotildees (reconhecimentos) positivas e negativasAleacutem disso usam-se temporizadoresEspera pela confirmaccedilatildeo durante um tempoNuacutemero de sequumlecircncia tambeacutem satildeo usadosVaacuterias coacutepias do mesmo quadro podem ser recebidasEx Reconhecimentos perdidos

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Imagine duas palavras computacionais (feitas de bits) 00111111 e 11111111Pergunta qual eacute a quantidade de bits que eacute diferente entre estas duas palavrasPode-se usar o OR loacutegico e contar o nuacutemero de zerosDois bits certo Pois isto eacute a Distacircncia de Hamming a quantidade de bits que faz com que duas palavras sejam diferentes uma da outra Ou melhor dadas duas palavras Distacircncia de Hamming eacute a quantidade de bits que devem ser mudados para que a primeira se transforme na segunda

Checagem de Erros

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Distacircncia de Hamming (Hamming 1950)

Significa que se duas palavras estiverem a uma distacircncia de hamming igual a acutedacute uma a outra seraacute necessaacuterio corrigir d erros de bits para converter uma palavra na outra

Checagem de Erros

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Distacircncia de HammingExemploCoacutedigo contendo as seguintes palavras 0000000000 0000011111 1111100000 e 1111111111Distacircncia igual a 5Pode corrigir erros duplosSe detecta 0000000111 (eacute um erro duplo)Original deve ser 0000011111Se detecta 0000000111 e foi transmitido 0000000000 (eacute um erro triplo) erro natildeo corrigido de maneira adequadararr

Checagem de Erros

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Distacircncia de Hammingpalavras de coacutedigo 10001001 e 10110001 tem distacircncia de Hamming igual a

Checagem de Erros

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Coacutedigo simples de detecccedilatildeo de errosBit de paridade acrescentado aos dadosEscolhido de forma que o nuacutemero de bits 1 da palavra de coacutedigo seja par ou iacutemparReceptor conta quantos bits 1 a palavra possuiSe eacute usada a paridade par e contou um nuacutemero iacutempar de 1s rarrocorreu um nuacutemero iacutempar de errosNuacutemero par de erros natildeo satildeo detectadosrarrCoacutedigo com um uacutenico bit de paridade tem uma distacircncia igual a 2Pode detectar erros isolados

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Exemplo1011010 enviado com paridade par 10110100rarr1011010 enviado com paridade iacutempar 10110101rarrComo os erros ocorrem geralmente em rajadaParidade com um bit natildeo eacute suficienteSoluccedilatildeo aumenta-se o nuacutemero de bits de paridaderarr

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Paridade bidimensionalParidade de linhaParidade de colunaParidade dos bits de paridadePode detectar e corrigir erros isoladosPode detectar erros duplos

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - paridade

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Bits que satildeo potecircncias de 2 satildeo bits de verificaccedilatildeoOutros bits satildeo preenchidos com os m bits de dadosBits de verificaccedilatildeo calculados usando a paridade par ou iacutempar dos bits que verificamExemplo com coacutedigo de mais de 12 bitsBit 1 paridade dos bits 3 5 7 9 11 rarrBit 2 paridade dos bits 3 6 7 10 rarrBit 4 paridade dos bits 5 6 7 12 rarrBit 8 paridade dos bits 9 10 11 12 rarrExemplo palavra de 11 bits 1001000 00110010000rarrSe quiser ver para quais bits de verificaccedilao o bit da posiccedilao k contribui basta reescrever K como soma de potecircncias de 2Exemplo 11 = 1+ 2+ 8 e 29 = 1+ 4+ 8+ 16O bit 11 entatildeo eacute verificado pelos bits 12 e 8

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

ReceptorInicializa um contador com zeroExamina cada bit de verificaccedilatildeo k (k = 1 2 4 8 ) para confirmar se a paridade estaacute corretaCaso natildeo esteja k eacute somado ao valor do contadorContador indica zero apoacutes o exame de todos os bits de verificaccedilatildeoPalavra aceita como vaacutelidaSe o contador natildeo eacute zeroEle conteacutem o nuacutemero do bit erradoEx Se os bits de verificaccedilatildeo 1 2 e 8 estiverem incorretos o bit invertido seraacute igual a 11 (o uacutenico verificado por 1 2 e 8)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - hamming

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - Checksum

Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (ex bits trocados) num segmento transmitido (nota usado apenas na camada de transporte)

Transmissorbull Trata o conteuacutedo de segmentos como sequumlecircncias de nuacutemeros inteiros de 16 bitsbull Checksum adiccedilatildeo (soma em complemento de um) do conteuacutedo do segmento bull Transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum do UDP

Receptorbull Computa o checksum do segmento recebidobull Verifica se o checksum calculado eacute igual ao valor do campo checksum

bull NAtildeO mdash erro detectadobull SIM mdash natildeo detectou erro

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Encara os bits de dados D como um nuacutemero binaacuteriobull Escolhe um padratildeo gerador de r + 1 bit G bull Objetivo escolhe r CRC bits R tal que

bull ltDRgt eacute divisiacutevel de forma exata por G (moacutedulo 2) bull Receptor conhece G divide ltDRgt por G Se o resto eacute diferente de

zero erro detectadobull Pode detectar todos os erros em sequumlecircncia (burst errors) com

comprimento menor que r + 1 bitbull Largamente usado na praacutetica (ATM HDCL)

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

Coacutedigo de redundacircncia ciacuteclica (Cyclic Redundancy

Check) ou coacutedigo polinomialMais complexoGeralmente implementado em hardwareTrata sequumlecircncia de bits como

representaccedilotildees de polinocircmios com coeficientes 0 e 1

desejadoD2r XOR R = nG

equivalente aD2r = nG XOR R

equivalente a se noacutes dividimos D2r por G buscamos

resto R

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Detecccedilatildeo e correccedilpatildeo de erros - CRC

CRC acrescentado ao final do quadro de forma que o quadro verificado seja divisiacutevel por G(x)

Sequumlecircncia de verificaccedilatildeo de quadro (Frame Check Sequence ndash FCS)

Ao receber o quadro verificado o receptor tentaraacute dividi-lo por G(x)

Se o resto eacute diferente de zero errorarr

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de comunicaccedilatildeo uacutenico e compartilhado Duas ou mais transmissotildees simultacircneas pelos noacutes interferecircncia

Colisatildeo se um noacute receber dois ou mais sinais ao mesmo tempo

Protocolo de muacuteltiplo acesso Algoritmo distribuiacutedo que determina como as estaccedilotildees compartilham

o canal isto eacute determinam quando cada estaccedilatildeo pode transmitir Comunicaccedilatildeo sobre o compartilhamento do canal deve utilizar o proacuteprio canal

Nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Canal de broadcast de taxa R bps1 Quando um noacute quer transmitir ele pode enviar a uma

taxa R2 Quando M noacutes querem transmitir cada um envia a uma

taxa meacutedia RM3 Totalmente descentralizada

bull Nenhum noacute especial para coordenar transmissotildeesbull Nenhuma sincronizaccedilatildeo de reloacutegios e compartimentos

4 Simples

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

Particionamento de canalbull Divide o canal em pedaccedilos menores (compartimentos de tempo frequumlecircncia)

bull Aloca um pedaccedilo para uso exclusivo de cada noacute

bull Acesso aleatoacuteriobull Canal natildeo dividido permite colisotildeesbull ldquoRecuperaccedilatildeordquo das colisotildees

bull Passagem de permissatildeobull Noacutes transmitem em seus turnos mas com mais volume para enviar podem usar turnos mais longos

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

TDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo temporalbull Acesso ao canal eacute feito por ldquoturnosrdquo bull Cada estaccedilatildeo controla um compartimento (ldquoslotrdquo) de tamanho fixo (tamanho = tempo de transmissatildeo de pacote) em cada turno

bull Compartimentos natildeo usados satildeo desperdiccediladosbull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes compartimentos 2 5 6 ficam vazios

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos de muacuteltiplo acesso e protocolos

FDMA acesso muacuteltiplo por divisatildeo de frequumlecircncia bull O espectro do canal eacute dividido em bandas de frequumlecircnciabull Cada estaccedilatildeo recebe uma banda de frequumlecircnciabull Tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequumlecircncia eacute desperdiccedilado

bull Exemplo rede local com 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacotes as bandas de frequumlecircncia 2 5 6 ficam vazias

band

as d

e fr

equumlecirc

ncia tempo

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Protocolos aleatoriosQuando o noacute tem um pacote a enviar

bull Transmite com toda a taxa do canal Rbull Natildeo haacute uma regra de coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes

bull Dois ou mais noacutes transmitindo -gt ldquocolisatildeordquo

bull Protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica bull Como detectar colisotildeesbull Como as estaccedilotildees se recuperam das colisotildees (ex via retransmissotildees atrasadas)

bull Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull slotted ALOHAbull ALOHAbull CSMA e CSMACD

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

CSMA Carrier Sense Multiple AccessCSMA escuta antes de transmitirbull Se o canal parece vazio transmite o pacotebull Se o canal estaacute ocupado adia a transmissatildeo bull Analogia humana natildeo interrompa os outros

Colisotildees podem ocorrero atraso de propagaccedilatildeo implica que dois noacutes podem natildeo ouvir as transmissotildees do outro

Colisatildeotodo o tempo de transmissatildeo do pacote eacute desperdiccedilado

Notepapel da distacircncia e do atraso de propagaccedilatildeo na determinaccedilatildeo da probabilidade de colisatildeo

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

CSMACD (detecccedilatildeo de colisatildeo)

CSMACD detecccedilatildeo de portadora deferecircncia como no CSMAbull Colisotildees detectadas num tempo mais curtobull Transmissotildees com colisotildees satildeo interrompidas reduzindo o desperdiacutecio do canal Detecccedilatildeo de colisatildeo Faacutecil em LANs cabeadas mediccedilatildeo da intensidade do sinal comparaccedilatildeo dos sinais transmitidos e recebidosbull Difiacutecil em LANs sem fio receptor desligado enquanto transmitindobull Analogia humana o ldquobom de papordquo educado

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

CSMACD

httpwpsawcomwpsmediaobjects500512911cap5csmahtm

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Ethernet usa CSMACD

Adaptador natildeo transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo isto eacute carrier sense

bull O adaptador transmissor aborta quando detecta outro adaptador transmitindo isto eacute collision detection

bull Antes de tentar uma retransmissatildeo o adaptador espera um periacuteodo aleatoacuterio isto eacute random access

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Ethernet usa CSMACD

1 O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro

2 Se o adaptador detecta um canal livre ele comeccedila a transmitir o quadro Se ele detecta o canal ocupado espera ateacute ele ficar livre e entatildeo transmite

3 Se o adaptador transmite o quadro todo sem detectar outra transmissatildeo sua missatildeo com esse quadro estaacute cumprida

4 Se o adaptador detecta outra transmissatildeo enquanto transmite ele aborta e envia um jam signal

5 Apoacutes abortar o adaptador entra em exponential backoff apoacutes a m-eacutesima colisatildeo o adaptador escolhe um K aleatoacuterio de 012hellip2m-1 O adaptador espera K512 tempos de bit e retorna ao passo 2

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

Ethernet usa CSMACD

Jam signal garante que todos os outros transmissores estatildeo cientes da colisatildeo 48 bitsBit time 01 microsseg para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 o tempo de espera eacute cerca de 50 mseg

Veja o applet Java no Web site da AWL altamemte recomendadoExponential backoff bull Objetivo adaptar tentativas de retransmissatildeo para carga atual da rede

bull Carga pesada espera aleatoacuteria seraacute mais longabull Primeira colisatildeo escolha K entre 01 espera eacute

K x 512 tempos de transmissatildeo de bitbull Apoacutes a segunda colisatildeo escolha K entre 0 1 2 3hellipbull Apoacutes 10 ou mais colisotildees escolha K entre 0 1 2 3 4hellip1023

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

eficiencia CSMACD

Tprop = propagaccedilatildeo maacutexima entre 2 noacutes na LANbull ttrans = tempo para transmitir um quadro de tamanho maacuteximo

bull Eficiecircncia tende a 1 quando tprop tende a 0bull Tende a 1 quando ttrans tende ao infinitobull Muito melhor do que o ALOHA e ainda eacute descentralizado simples e barato

transprop tt 51

1eficiecircncia

+=

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

passagem de permissatildeo

Protocolos MAC com particionamento de canaisbull Compartilham o canal eficientemente quando a carga eacute alta e bem distribuiacutedabull Ineficiente nas cargas baixas atraso no acesso ao canal A estaccedilatildeo consegue uma banda de 1N da capacidade do canal mesmo que haja apenas 1 noacute ativo

Protocolos MAC de acesso aleatoacuteriobull Eficiente nas cargas baixas um uacutenico noacute pode usar todo o canalbull Cargas altas excesso de colisotildees

Protocolos de passagem de permissatildeoBuscam o melhor dos dois mundos

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

passagem de permissatildeoPolling bull Noacute-mestre ldquoconvidardquo os escravos a transmitirem um de cada vezbull Problemas

bull Polling overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (mestre)

Token passingbull Controla um token passado de um noacute a outro sequumlencialmentebull Mensagem tokenbull Problemas

bull Token overhead bull Latecircnciabull Ponto uacutenico de falha (token)

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65

ARPcod manchesterPPPSwitches vs roteadoresatm

• כותרת המצגת
• שקופית- עיצוב חלופי
• Slide 3
• Slide 4
• Slide 5
• Slide 6
• Slide 7
• Slide 8
• Slide 9
• Slide 10
• Slide 11
• Slide 12
• Slide 13
• Slide 14
• Slide 15
• Slide 16
• Slide 17
• Slide 18
• Slide 19
• Slide 20
• Slide 21
• Slide 22
• Slide 23
• Slide 24
• Slide 25
• Slide 26
• Slide 27
• Slide 28
• Slide 29
• Slide 30
• Slide 31
• Slide 32
• Slide 33
• Slide 34
• Slide 35
• Slide 36
• Slide 37
• Slide 38
• Slide 39
• Slide 40
• Slide 41
• Slide 42
• Slide 43
• Slide 44
• Slide 45
• Slide 46
• Slide 47
• Slide 48
• Slide 49
• Slide 50
• Slide 51
• Slide 52
• Slide 53
• Slide 54
• Slide 55
• Slide 56
• Slide 57
• Slide 58
• Slide 59
• Slide 60
• Slide 61
• Slide 62
• Slide 63
• Slide 64
• Slide 65