Aula7 2013

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Camada de Enlace 
1 - Definindo o contexto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Um protocolo de camada de enlace transporta um 
Datagrama sobre um enlace individual. 
• Um enlace individual possui dois elementos físicos fisicamente 
conectados: 
� host-roteador ; 
� roteador-roteador ; ou 
� host-host 
• unidade de dados trocada pelo protocolo de camada de enlace: 
quadro (frame) 
• O protocolo de camada de enlace defini o formato dos quadros 
trocados entre os nós nas extremidades do enlace. 
 
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2 - Serviços da Camada de Enlace 
2.1- Considerações iniciais 
- Para acesso ao enlace cada quadro da camada de enlace: 
� encapsula datagramas, acrescentando cabeçalhos e 
trailer 
� possui ‘endereços físicos’ usados nos seus cabeçalhos 
para identificar a fonte e o destino dos quadros. 
� diferente do endereço IP (endereço lógico) ! 
 
aplicação 
 
transporte 
 
rede 
 
enlace 
 
física 
 
 
 
rede 
 
enlace 
 
física 
M 
M 
M 
M 
 
H 
t 
 
H 
t 
 
H 
n 
 
H 
t 
H 
n 
H 
l 
M H t 
 
H 
n 
H 
l 
quadro 
 
enlace 
físico 
protocolo 
de enlace 
placa 
adaptadora 
 3 
• Exemplos de protocolos de camada de enlace: 
• Ethernet; 
• Token Ring; e 
• PPP (WAN). 
• Tarefa de um protocolo de enlace => movimentar um 
datagrama da camada de rede nó a nó por um único enlace do 
caminho. 
• Tarefa de um protocolo de rede => movimentar segmentos 
(pacotes) da camada de transporte fim-a-fim, do hospedeiro 
origem ao hospedeiro destino. 
• Característica importante da camada de enlace: 
• Um datagrama pode ser manipulado por diferentes 
protocolos de enlace nos diferentes enlaces do caminho 
(EX: primeiro enlace => Ethernet, último enlace => PPP, 
enlaces intermediários => Frame Relay). 
2.2 - Serviços que podem ser oferecidos por um protocolo de 
camada de enlace: 
� Delimitação de dados e acesso ao enlace: 
� Delimitação de dados (Enquadramento de dados): 
� Um quadro consiste em um campo de 
dados(datagrama inserido) e em uma série de campos 
de cabeçalho. 
� Um protocolo de camada de enlace especifica a 
estrutura do quadro. 
 
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� Acesso ao enlace: 
� Um protocolo de acesso ao canal especifica as regras 
pelas quais um quadro é transmitido sobre o enlace. 
� Um protocolo de acesso ao canal serve para 
coordenar as transmissões de quadros de diversos nós 
(problema de acesso múltiplo). 
� Entrega confiável: 
� Garantia do transporte de cada datagrama da camada de 
rede, pelo enlace, sem erro( semelhante ao TCP). 
� Entrega confiável frequentemente é usado por enlaces 
que costumam ter altas taxas de erros (Ex: enlace sem 
fio). 
� Considerada desnecessária (sobrecarga) para enlaces de 
baixa taxa de erro(Ex: enlaces de fibra ótica, enlaces 
coaxiais, enlaces de pares de fio de cobre). 
� Controle de Fluxo: 
� limitação da transmissão entre transmissor e receptor. 
� evita que um nó que está enviando informações de um 
lado do enlace congestione o nó receptor. 
� Detecção de Erros: 
� erros causados pela atenuação do sinal e por ruídos. 
� o receptor detecta a presença de erros 
� a detecção de erros na camada de enlace geralmente é 
implementada em hardware. 
 
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� Correção de Erros: 
• o receptor identifica e corrige o bit com erro(s) sem recorrer à 
retransmissão. 
� Half-duplex e Full-duplex: 
� Transmissões podem ser Half ou Full-duplex. 
� Half-duplex => um nó não pode transmitir e receber 
pacotes ao mesmo tempo. 
� Full-duplex => os nós em ambas as extremidades do 
enlace podem transmitir e receber pacotes ao mesmo 
tempo. 
3- Implementação da Camada de Enlace 
3.1 – Implementação em adaptadores (placa de rede) 
� O protocolo de camada de enlace é implementado no 
“adaptador” 
� ex., placa PCMCIA, placa Ethernet 
� tipicamente inclui: RAM, chips DSP, interface com 
barramento do host, e interface do enlace 
� adaptadores são conhecidos como cartões (placas) de 
interface de rede ou NICs (network interface cards) 
 
 
 
 
 
 
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� O adaptador encapsula o datagrama em um quadro e o 
transmite para dentro do enlace de comunicação 
• Componentes principais de um adaptador: 
• Interface de barramento 
• Interface de enlace 
• Interface de barramento => responsável pela 
comunicação com o barramento 
• Interface de enlace => responsável pela implementação 
do protocolo de camada de enlace (montagem e 
desmontagem de quadros, detecção de erros, acesso 
aleatório) 
 
 
 
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3.2-Técnicas de Detecção e Correção de erros implementáveis 
na Camada de Enlace 
• A detecção de erros não é 100% confiável! 
• Protocolos podem deixar passar alguns erros, mas é raro. 
• No nó remetente, para que os dados, D, fiquem protegidos 
contra erros de bits, eles são aumentados com bits de detecção e 
de correção (error detection-and-correction bits – EDC). 
• O desafio do receptor é determinar se D linha é ou não igual ao 
D original, uma vez que recebeu apenas D linha e EDC linha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EDC= Bits de Detecção e Correção de Erros (redundância) 
D = Dados protegidos pela verificação de erros ( pode incluir os 
campos de cabeçalho) 
 
 
Enlace sujeito a erros 
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3.2.1 – Técnicas de detecção de erros 
• Três técnicas: 
• Verificação de paridade 
• Método de soma de verificação 
• Verificação de redundância cíclica (CRC)(normalmente 
empregadas em camada de enlace) 
 
• Verificação de Paridade 
• Paridade com bit único 
• Paridade bi-dimensional 
• Paridade com bit único 
• Detecta erro de um único bit 
• Esquema de paridade par : 
• o remetente inclui um bit adicional e escolhe o valor 
desse bit de modo que o número total de ´1´ (uns) nos 
d+1 bits seja par. 
• Esquema de paridade impar: 
• O valor do bit de paridade é escolhido de modo que haja 
um número ímpar de ´1´ (uns). 
• Nos esquemas acima o receptor precisa apenas contar 
quantos ´1´(uns) há nos d +1 bits recebidos. 
• Exemplo: 
• Se escolhido o esquema de paridade par e for encontrado 
um número ímpar de bits de valor `1`, o receptor saberá 
que ocorreu pelo menos um erro de bit. 
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• Paridade bi-dimensional 
• Detecta e corrige erros de um único bit; 
• Os d bits de D são divididos em i filas e j colunas; 
• Um valor de paridade é calculado para cada fila e para cada 
coluna; 
• Os i+j+1 bits de paridade resultantes compreendem os bits 
de detecção de erros do quadro do enlace; 
• Suponha que ocorra um erro de um único bit nos d bits 
originais da informação: 
• Com esse esquema, tanto a paridade da coluna quanto da 
fila que contiver o bit modificado estarão com erro. 
• O receptor não só poderá detectar que ocorreu um erro 
como identificar o bit que foi corrompido e corrigi-lo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
sem erros 
erro de 1 bit corrigível 
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• Método de soma de verificação 
Objetivo: detectar “erros” (ex. bits trocados) num segmento 
transmitido. 
 Como a detecção de erros na camada de transporte é 
implementada em software, é importante que o esquema de 
detecção de erros seja simples e rápido como a soma de 
verificação. Por isso essa técnica é normalmente empregada 
na camada de transporte, mas, nada impede que seja aplicada 
na camada de enlace. 
 Na camada de enlace a detecção de erros é implementada 
em hardware dedicado, em adaptadores que podem rodar 
velozmente as mais complexas operações, o que permite 
técnicas de detecção de erros mais complexas como o CRC 
que será visto mais adiante. 
Transmissor: 
� trata o conteúdo de segmentos (d bits de dados) como 
seqüências de números inteiros de 16 bits. 
� checksum: adição (soma em complemento de um) da soma de 
todas as palavras de 16 bits (conteúdo do segmento). (Kurose, 
pagina 156, 157) 
� transmissor coloca o valor do checksum no campo checksum 
do UDP 
Receptor: 
� computa o checksum do segmento recebido 
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� verifica se o checksum calculado é igual ao valor do campo 
checksum: 
� NÃO - erro detectado 
� SIM- não detectou erro. 
Exemplo: Tomemos a informação binária abaixo que já se 
encontra dividida em seqüência de números de 16 bits. 
 
Para achar o complemento de um basta pegar o resultado 
anterior e converter 0 em 1 e 1 em 0: 
1011010100111101 (soma de verificação ou checksum) 
- No receptor todas as palavras são somadas, inclusive a 
soma de verificação. 
- Sem qualquer erro deverá ser encontrado: 
 1111111111111111 
-Se houver erro o resultado terá algum zero (0) 
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� Verificação de redundância cíclica (CRC – Cyclic 
redundancy Check) 
� Transmissor encara os bits de dados, D, como um número 
binário. 
� Remetente e receptor devem concordar com a escolha de um 
padrão gerador de r+1 bits, G (polinômio gerador). 
� objetivo: para uma dada parcela de dados, D (d bits), o 
remetente escolherá r CRC bits adicionais, R, e os anexará à 
D tal que: 
� <D+R> é divisível de forma exata por G (módulo 2) 
� receptor conhece G, divide <D+R> por G. Se o resto é 
diferente de zero: erro detectado! 
� pode detectar todos os erros em seqüência (burst errors) 
com comprimento menor que r+1 bits 
 
 
 
 
 
 
� largamente usado na prática (ATM, HDCL) 
�Um código de 8 bits (G=> padrão gerador) é usado para 
proteger o cabeçalho de 5 bytes das células ATM. 
padrão de 
bits 
fórmula 
matemática 
bits de dados a