CCT0008_6

Prévia do material em texto

REDES DE COMPUTADORES - CCT0008
Semana Aula: 6
Camada de Enlace - Protocolos de enlace
Tema
Camada de Enlace - Protocolos de enlace
Palavras-chave
Objetivos
O aluno deverá ser capaz de:
 Identificar os padrões da família de protocolos Ethernet;
 Comparar e confrontar os diversos padrões Ethernet;
 Descrever como os dados são transmitidos pela camada física.
Estrutura de Conteúdo
Unidade 4 - Visão Geral das tecnologias de enlace
4.1. Topologias de Rede: Barramento, Estrela, Anel
4.1.1 Topologia física x topologia lógica
4.2. Conceitos e tipos de Enlace: ponto a ponto e multiponto, protocolos de revezamento e acesso aleatório
4.3. Endereçamento de quadros: Unicast, Multicast e Broadcast
4.4. Domínio de Colisão x Domínio de Broadcast x Segmentação de Rede
4.5. Métodos de Acesso multiponto
4.6. Protocolos Ponto a Ponto: PPP, ADSL, ATM
4.7. Protocolos Multiponto: Token Ring; Token Bus, Ethernet e wifi
4.6. Padrões Ethernet
 
Suporte Conceitual
 
4.6. Protocolos Ponto a Ponto: PPP, ADSL, ATM
PPP
O protocolo ponto-a-ponto (point-to-point protocol, em inglês), também conhecido como PPP, foi 
desenvolvido e padronizado através da RFC 1661(1993) com o objetivo de transportar todo o tráfego entre 
2 dispositivos de rede através de uma única conexão física, enlace direto entre dois nós
 
ADSL
A ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) é uma tecnologia que permite a transmissão de dados 
(acesso à internet) em alta velocidade, utilizando uma linha telefônica normal, sem interferir no 
funcionamento do telefone já existente; portanto, não ocupa o telefone.
Em síntese, podemos apontar as seguintes vantagens do ADSL:
- Baixo custo;
- Disponibilidade;
- Alta velocidade;
- Conforme citado, não ocupa o telefone.
 
Esta tecnologia utiliza modems e converte linhas telefônicas em pares trançados existentes em caminhos 
de acesso para multimídia e comunicações de dados em altas velocidades, a partir da instalação de um 
modem próprio para ADSL, que faz a conversão de dados que chegam e saem pela linha telefônica.
A velocidade é garantida por um processo digital avançado que comprime essa informação, podendo 
chegar a velocidades de até 8 Mbits/s downstream e 800kbits/s upstream, tendo taxas diferentes pelo fato 
de o método utilizado ser assimétrico.
A linha telefônica não fica ocupada porque o modem contém um chip chamado splitter, que separa voz e 
dados. Assim, podemos continuar a receber ligações telefônicas mesmo enquanto estamos acessando a 
internet.
A estrutura de navegabilidade divide-se em dois termos muito disseminados entre os usuários da rede 
mundial de computadores: download e upload. Geralmente temos velocidades do upload bem inferior à de 
download.
A taxa máxima de transmissão de dados do ADSL depende da atenuação no par de fios utilizado. 
A atenuação aumenta com os seguintes fatores:
- Maior comprimento dos fios de cobre;
- Menor diâmetro do fio;
- Existência de derivações na rede;
- Maior frequência de transmissão.
 
ATM
O ATM (Modo de Transferência Assíncrono) é uma tecnologia baseada na transmissão de pequenas 
unidades de informação de tamanho fixo e formato padronizado, denominadas ?células?. As células são 
transmitidas através de conexões com circuitos virtuais, sendo seu encaminhamento baseado em 
informação de um cabeçalho contido em cada uma delas. È capaz de suportar diferentes serviços, para 
satisfazer aos requisitos exigidos pelos diferentes tipos de tráfego em as altas velocidades de transmissão 
como, por exemplo: voz, vídeo e dados.
 
4.7. Protocolos Multiponto: Token Ring; Token Bus, Ethernet e wifi
Token Ring
Também conhecido como o padrão IEE802.5. Segundo Kurose, em uma rede local com tecnologia token 
ring, os N nós da LAN estão conectados em um anel por enlaces diretos. A topologia do anel define a 
ordem de passagem de permissão. Este tipo de rede utilizam um quadro ou ?token? (um pequeno pacote 
com informações específicas) para identificar um determinado computador que temporariamente estará 
controlando o meio de transmissão, podendo, neste momento transmitir seus dados, enquanto os demais 
computadores aguardam a liberação do ?token?. Quando um nó obtém a permissão e envia um quadro ou 
?token?, este se propaga ao redor do anel inteiro, criando desta maneira, um canal virtual de transmissão 
broadcast. À medida que o quadro se propaga, o nó destino lê esse quadro no meio da transmissão da 
camada de enlace. O nó que envia o quadro tem a responsabilidade de remover o quadro ou ?token? do 
anel. 
 
Token Bus
Em uma rede local que utiliza o padrão token bus ou IEEE 802.4, o token bus é um cabo em forma de 
árvore ou linear no qual todas as estações estão fisicamente conectadas. Logicamente as estações são 
organizadas em anel, com cada estação conhecendo o endereço da estação da esquerda e da direita. 
Quando o anel lógico é inicializado, a estação de maior número pode transmitir o primeiro quadro. Depois 
disso ela passa a permissão para o seu vizinho imediato enviando a ele um quadro de controle especial 
chamado token. O token se propaga em torno do anel lógico e apenas o portador do token tem a permissão 
para transmitir quadros. Com apenas uma estação por vez detém o token, não há colisões.
 
DQDB
Uma rede DQDB (Barramento Duplo de Fila Distribuída) é uma rede multiacesso distribuída que suporta 
comunicações bidirecionais usando um barramento duplo e enfileiramento distribuído. Provê acesso para 
redes locais ou metropolitanas. Consiste em duas barras unidirecionais interconectando , ponto a ponto, 
vários nós. As barras, denominadas A e B, conforme a figura abaixo, suportam a comunicação em direções 
opostas, oferecendo um caminho full-duplex entre qualquer par de estações. Para transmissão, a barra 
DQDB é segmentada no tempo, em slots de tamanhos fixos. Cada transmissão deve deve ser feita dentro 
de um slot.
 
100Vg AnyLAN
Também conhecida como IEEE 802.12. Neste tipo de tecnologia cada estação é conectada a um hub por 
uma ligação ponto-a-ponto, segundo a topologia estrela. Neste caso o hub não é um simples centro de 
fiação com repetidores, mas um dispositivo capaz de executar comutação rápida de circuito. O hub é um 
controlador central inteligente que gerencia o acesso a rede através de uma rápida varredura "round robin" 
de suas requisição de portas de rede, checando requisições de serviços de seus nós. O hub recebe um 
pacote de dados e o direciona somente para a porta correspondente ao nó destinatário, provendo assim a 
segurança dos dados. 
Cada hub pode ser configurado para operar no modo normal ou no modo monitor. Portas configuradas para 
operar no modo normal recebem apenas os pacotes endereçados ao nó correspondente. Portas 
configuradas para operar no modo monitor recebem todos os pacotes enviados ao hub. 
Um nó pode ser um computador, estação, ou outro dispositivo de rede 100VG-AnyLAN tais como bridges, 
roteadores, switch, ou hub. Hosts conectados como nós são referenciados como de nível mais baixo, como 
nível 2 ou nível 3. 
 
FDDI 
A tecnologia FDDI (Interface de Dados Distribuído por Fibra) utiliza o conceito de rede token-ring baseado 
em fibra óptica. Consistem de uma rede em duplo anel usando fibra óptica como meio físico de transmissão 
de dados a uma taxa de 100 Mbps. Segundo Kurose, a rede FDDI foi projetada para LANs de alcance 
geográfico maior incluindo as redes de área metropolitana (MAN). Para LANs de grande alcance geográfico 
(que se espalham por muitos quilômetros), é ineficiente permitir que um quadro se propague de volta ao nó 
remetente tão logo tenha passado do nó destino. A rede FDDI faz com que o nó destino remova o quadro 
do círculo. 
 
4.6. Padrões Ethernet
 
Na aula anterior, foram estudados alguns protocolos de camada de enlace, porém um,em especial, será 
destaque nesta aula: o padrão Ethernet. Veremos que, devido à importância desta tecnologia nas redes 
atuais (a maioria das redes de computadores locais usam esse padrão), ela se tornou uma tecnologia de 
fato.
Desde a sua criação, vários padrões ethernet foram sendo desenvolvidos para acompanhar as 
necessidades do mercado de transmissão de dados cada vez maiores. Hoje é uma prática comum assistir a 
um vídeo em seu computador e essa prática só é possível graças a, entre outras coisas, evolução deste 
padrão de camada de enlace.
Desta forma, estudar-se-ão os seguintes padrões Ethernet:
· Ethernet e Fast-Ethernet;
· Gigabit Ethernet;
· 10Gigabit Ethernet;
· 100 Gigabit Ethernet.
 
 
Ethernet
Definido pelo padrão IEEE 802.3 e originalmente com capacidade de 10Mbps e podendo utilizar diversos 
tipos de cabeamento. É uma tecnologia de rede extensamente utilizada que emprega topologia lógica de 
barramento. O padrão Ethernet especifica todos os detalhes, inclusive o formato dos quadros que os 
computadores enviam através do barramento, a voltagem a ser utilizada e o método usado para modular o 
sinal. Uma rede local (LAN) Ethernet é composta de hardware e software trabalhando juntos para oferecer 
dados digitais entre computadores. 
 
Para conseguir essa tarefa, quatro elementos básicos são combinados para a criação de um sistema 
Ethernet:
 
1 - O quadro (frame), que é um conjunto padronizado de bits usados para transportar dados pelo sistema. 
(fazer um link para o arquivo1 em pdf no final do texto)
2 - O protocolo Media Access Control, que consiste em um conjunto de regras embutidas em cada interface 
Ethernet para permitir que vários computadores acessem o canal Ethernet compartilhado de um modo 
ordenado. 
3 - Os componentes de sinalização, que consistem em dispositivos eletrônicos padronizados, que enviam e 
recebem sinais por um canal Ethernet.
4 - O meio físico, que consiste nos cabos e outro hardware usado para transportar os sinais Ethernet 
digitais entre os computadores ligados à rede.
 
Como uma rede Ethernet funciona?
A rede Ethernet utilizada uma topologia de barramento, onde múltiplos computadores devem compartilhar o 
acesso a um único meio. Um remetente transmite um sinal, que se propaga do remetente em direção às 
duas extremidades do cabo. 
Neste momento o computador remetente tem uso exclusivo do cabo inteiro durante a transmissão de um 
dado quadro e os outros computadores devem esperar. 
 
A EVOLUÇÃO DO ETHERNET
Fast-Ethernet
Evolução do padrão Ethernet, porém com capacidade de 100 Mbps. O sistema de Fast-Ethernet é baseado 
em sistemas de mídia de par trançado e fibra ótica, e oferece canais de rede de alta velocidade para uso 
em sistemas de backbone.
 
Gigabit Ethernet
Evolução do padrão Fast-Ethernet para capacidade de 1000 Mbps. Descreve um sistema que opera a uma 
velocidade de 1 bilhão de bits por segundo em mídia de fibra ótica e par trançado. Emprega o mesmo 
protocolo CSMA/CD empregado nas suas predecessoras Ethernet, e, além disso, o formato e tamanho do 
frame também são o mesmo.
 
10 Gigabit Ethernet e 100 Gigabit Ethernet
Evolução do padrão Gigabit suportando capacidade de transmissão de 10 e 100 Gbps, respectivamente. O 
padrão 10 Gigabit Ethernet segue na sua essência o padrão gigabit ethernet, porém seu modo de 
transmissão é, única e exclusivamente, full-duplex e o meio físico é a fibra ótica ? mutimodo ou monomodo. 
Em virtude do aumento da distância abrangida pela fibra ótica (40 km), o 10 gigabit ethernet é utilizado em 
rede metropolitana. 
 
Quadro 
Cada tecnologia LAN define o seu formato exato de quadro usado com a tecnologia. Embora os detalhes 
variem, a maioria das tecnologias de LAN define um quadro que consiste em duas partes, um cabeçalho do 
quadro (frame header), que contém informações como endereços de origem e destino, seguida por uma 
área de dados do quadro (payload), que contém as informações que estão sendo enviadas. 
Na maioria das tecnologias de LAN, cada campo no cabeçalho de quadro tem um tamanho e uma 
localização fixa. Como o tamanho e o formato do cabeçalho são fixos, todos os quadros usados com uma 
determinada tecnologia têm o mesmo formato de cabeçalho, diferentemente do tamanho da área de dados 
que não tem tamanho fixo e é determinado pela quantidade de dados a ser enviada. 
Estratégias de Aprendizagem
Indicação de Leitura Específica
Aplicação: articulação teoria e prática
Site da editora Pearson/Addison Wesley onde se pode encontrar alguns experimentos (Ethereal Labs) e 
lista de exercícios que ajudam a entender alguns dos conceitos abordados nesta aula. Segue a url:
www.aw.com/kurose_br
Considerações Adicionais