Aula 07

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COMUNICAÇÃO DE DADOS
Aula 7: Serviços da camada de enlace de dados
Serviços da camada de enlace de dados
COMUNICAÇÃO DE DADOS
Serviços da camada de enlace de dados – AULA 7 - *
Conteúdo Programático desta aula
Relacionar os principais serviços implementados na camada de enlace.
Compreender os principais esquemas de codificação para verificação de erros nas redes de computadores. 
Diferenciar os esquemas de verificação de erro: paridade, CRC e checksum. 
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A Camada de Enlace
Comunicação de dados host-a-host com transferência de quadros (frames) entre nós adjacentes através de um link.
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Serviços da Camada de Enlace
Seus principais serviços são:
 Definir o formato dos quadros trocados entre os nós nas extremidades do enlace
 Definir as ações dos nós para enviar e receber este quadros
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A Camada de Enlace
Os protocolos de enlace podem oferecer diferentes serviços, como: 
 enquadramento, 
 acesso ao enlace, 
 entrega confiável 
 controle de fluxo entre nós adjacentes, 
 detecção e correção de erros, 
 transmissão half-duplex e full-duplex.
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Funções da Camada de Enlace 
Enquadramento
Refere-se à formatação do quadro que encapsula o datagrama recebido da camada de rede.
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Funções da Camada de Enlace 
Acesso ao Enlace
São as regras definidas para o dispositivo utilizar o canal.
Esta função é chamada de MAC (Media Access Control – Controle de Acesso ao meio), não confundir com Endereço MAC que é o identificador da interface de rede.
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Funções da Camada de Enlace 
Entrega confiável
É uma característica que não está presente em todos os tipos de enlaces e canais. 
Como no sistema de telefonia de voz a confiabilidade final e testada na aplicação
A Camada de transporte, com o TCP, ainda implementa mecanismos de entrega confiável
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Funções da Camada de Enlace 
Controle de Fluxo
É implementado para permitir que um dispositivo não receba mais quadros do que consegue tratar.
Desta forma dispositivos com capacidades diferentes podem conectar-se e trocar quadros
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Funções da Camada de Enlace 
Detecção e Correção de Erros
Fatores físicos podem alterar o valor de um bit durante a transmissão.
Dentro dos quadro são inseridos bits de controle de erro.
No receptor são testados os bits recebidos.
Quando são encontrados erros o dispositivo pode tentar corrigi-los ou descartá-los (não envia para a camada de rede)
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Funções da Camada de Enlace 
Half Duplex e Full Duplex
A camada de enlace pode gerenciar o uso de um canal em half e em full duplex
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Erros em rajadas
Interferências podem alterar as características do sinal durante a transmissão das cadeias de bits que compõem uma mensagem. 
A ocorrência de erro em rajada é mais provável, pois a duração do ruído geralmente é maior que a duração de um bit.
O erro em rajada não significa que os erros ocorreram em bits consecutivos. 
O comprimento da rajada é considerado do primeiro ao último bit corrompido dentro de uma cadeia de bits. 
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Detecção de Erro
Para detectar erros, verifica-se a ocorrência ou não de erro em um único bit ou em vários bits pois provocam o mesmo efeito, os dados estarão corrompidos.
Para corrigir erros, a dificuldade é um pouco maior, pois será necessário identificar quantos bits foram corrompidos e a posição deles na mensagem.
 
Quanto maior a mensagem, mais complexo é o processo de correção.
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Detecção de Erro
Palavra de código
Desse modo, denominamos de palavra de código a mensagem que contém m bits de dados e r bits redundantes e, portanto, possui um tamanho total de  n = m+r. 
Também nesse contexto, definimos a distância de Hamming como o número de posições de bits em que duas palavras de código diferem, ou seja, o número de diferenças entre bits correspondentes. Assim, ela indica o número de inversões de bits que deve ocorrer para transformar uma palavra de código em outra válida.
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Métodos de Detecção de Erro
Alguns exemplos de métodos de detecção são: 
 teste de paridade, 
 teste de redundância cíclica (cyclic redundant check - CRC), 
 checksum.
Para correção de erros, algumas técnicas podem ser utilizadas como: a retransmissão dos dados ou, ainda, a correção de erros em rajada. 
A correção de erros é mais difícil que a detecção, precisamos de muito mais bits redundantes. 
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Detecção de Erro
Teste de Paridade
O código de verificação de paridade simples é apenas para detecção de erros de bit (um só bit), ele não é capaz de corrigi-los. 
Um bit extra, denominado bit de paridade, é inserido e selecionado de forma que o número total de bits 1s nos bits transmitidos seja par (ou ímpar). 
Um método mais eficiente é a verificação de paridade bidimensional.
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Detecção de Erro Teste de Paridade
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Correção de Erro - Paridade Bidimensional
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Correção de Erro - Paridade Bidimensional
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Correção de Erro - Paridade Bidimensional
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Detecção de Erro
CRC
O CRC é uma categoria de código cíclico muito usado em LAN e WAN. Em um código cíclico, se uma palavra de código for deslocada ciclicamente (em rotação), o resultado é uma outra palavra de código. 
Se 1011000 for
uma palavra válida, com um deslocamento cíclico à esquerda, obteremos 0110001 que também é uma palavra de código.
Um codificador CRC (transmissor da mensagem) construirá uma palavra de código de n bits, a partir da junção da palavra de dados (de m bits) a bits redundantes (de r bits). 
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Detecção de Erro
CRC
No CRC, a palavra de dados é uma sequência de coeficientes de um polinômio (D)
A partir de um polinômio gerador , divide-se (módulo 2) a palavra de dados (D, aumentada com n - m bits 0s) por G. 
O quociente da divisão é descartado. 
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Detecção de Erro
CRC
Acrescenta-se o resto (R) a D 
A nova sequência <D,R> é divisível por G. 
           
O receptor (que conhece G) recebe a sequência <D,R> e a divide por G.
 
Caso o resto seja diferente de zero, então o erro foi detectado.
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Detecção de Erro
Checksum
O método denominado checksum possui um conceito que é bem simples. 
Vejamos o exemplo de 16 bits usado na Internet, cujas etapas são: 
 No emissor, a mensagem é dividida em grupos de 16 bits e o checksum é inicializado como zero.
 Todos os grupos de 16 bits são somados usando-se a adição de complemento um; então a soma é complementada e se torna o checksum que é enviado junto com os dados. 
 No receptor, a mensagem (inclusive o checksum) é dividida em grupos de 16 bits que são somados usando complemento um.
 A soma é complementada e se torna o novo checksum. Se o valor do checksum for zero, a mensagem é aceita; caso contrário, ela é rejeitada.
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Detecção de Erro
Exemplo de Checksum
Bits a enviar
10101001 00111001
Somando
10101001 
00111001
--------
11100010
O complemento
é o Checksum
00011101
Bits enviados incluindo o Checksum
10101001 00111001 00011101
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Resumo da Aula
Nesta aula, você:
Identificou os principais serviços implementados na camada de enlace.
Estudou os principais esquemas de codificação para verificação de erros nas redes de computadores.
Diferenciou os esquemas de verificação de erro: paridade, CRC e checksum. 
Serviços da camada de enlace de dados