Aula 08

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COMUNICAÇÃO DE DADOS
Aula 8:Protocolos da camada de enlace de dados 
Protocolos da camada de enlace de dados
COMUNICAÇÃO DE DADOS
Protocolos da camada de enlace de dados – AULA 8 - *
Conteúdo Programático desta aula
Compreender as principais tarefas realizadas pelos protocolos na camada de enlace.
Diferenciar os protocolos hdlc e ppp.Identificar os campos inseridos pelo PPP e as fases de uma conexão deste protocolo.
Compreender o contexto de uso dos protocolos de acesso compartilhado.Identificar os protocolos de acesso ao meio compartilhado, conforme a classificação: 
Particionamento do canal, acesso aleatório e revezamento.
Protocolos da camada de enlace de dados
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Introdução
Os estudos sobre camada de enlace de dados desta aula referem-se a dois serviços específicos da camada de enlace: 
 a organização dos bits que são transmitidos pela camada física (através do enquadramento) e 
 o controle do acesso ao meio (ponto a ponto e compartilhado).
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Controle de Enlace de Dados
A camada de enlace de dados pode ser dividia em duas subcamadas: 
 controle do enlace de dados (Logical Link Control – LLC) e 
 controle de acesso ao meio (Media Access Control – MAC)
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Controle de Enlace de Dados
Uma das funções do controle de enlace de dados é realizar o enquadramento, montagem e delimitação de quadros. 
Outros serviços que podem estar presentes na camada de enlace são: 
 a inserção de endereços, 
 o controle de fluxo, 
 o controle de erros e o 
 controle de transmissão (full-duplex ou half-duplex).
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Controle de Enlace de Dados
As diferenças existem devido à variedade de tipos de enlaces sobre os quais os protocolos podem operar. 
Os enlaces dividem-se em dois grandes grupos:
 enlace ponto a ponto tem um único transmissor e um único receptor e 
 enlace multiponto é compartilhado por muitos transmissores e receptores.
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Controle de Enlace de Dados
Enquadramento
O enquadramento é necessário porque a camada de enlace precisa empacotar os bits em quadros (frames) de forma que cada quadro seja distinguível um do outro. 
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Controle de Enlace de Dados
Endereçamento
A inserção de endereços de origem e de destino a esses quadros ajuda a determinar para onde o quadro deve ser encaminhado e, em caso de resposta, o receptor poderá identificar o transmissor.
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Controle de Enlace de Dados
Tamanho dos Quadros
Os quadros encaminhados, em geral, não possuem tamanho fixo. 
A delimitação de início e fim do quadro são necessários para entrega à camada física para transmissão. 
Dois métodos podem ser usados para isso: 
 protocolo orientado a caractere e 
 protocolo orientado a bit.
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Enlaces Ponto a Ponto
Os enlaces ponto a ponto possuem normalmente uma quantidade de problemas reduzido quando comparado aos enlaces multiponto.
Os protocolos ponto a ponto têm maior detalhamento na sub camada LLC onde são implementados as regras de detecção de erros.
Na sub camada MAC é necessário apenas definir a comunicação half ou full duplex pois há apenas um transmissor e um receptor.
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Enlaces multiponto ou de acesso múltiplo
Os enlaces multiponto dão ênfase aos problemas de controle de acesso ao meio.Existem vários métodos empregados para gerenciamento do uso dos canais. 
Podemos resumir os protocolos multiponto em três grandes grupos:
 Particionamento do canal
 Acesso aleatório
 Revezamento
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Endereçamento na camada de enlace
Cada adaptador possui um endereço único atribuído na sua fabricação chamado MAC Address.
Um endereço MAC é composto por 48 bit e é expresso em 12 caracteres hexadecimais agrupados em 6 duplas.
Exemplo: 64 – 27 - 37 – CD – F5 – D8
Verifique o seu com o comando “ipconfig /all” no windows ou “ifconfig” no linux, o MAC é o endereço físico.
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Protocolo ARP
Nas redes TCP/IP é necessário traduzir o endereço IP para endereço MAC.
Para realizar esta tradução é usado o ARP, cujos dados são coletados automaticamente enquanto o dispositivo estiver conectado à rede.
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Endereçamento de quadros numa rede
O endereço MAC é inserido no campo endereço de destino no quadro, mas só tem validade dentro de um segmento de rede.
Para enviar um quadro para outro segmento através de um roteador o endereço MAC inserido é o do gateway (porta do roteador)
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Endereçamento de quadros numa rede
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Protocolos ponto a ponto
Vamos estudar dois entre vários protocolos ponto a ponto:
 HDLC e 
 PPP 
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HDLC - high-level data link control
HDLC é um protocolo orientado a bit para comunicação de dados, utilizando links ponto a ponto ou multiponto. 
Ele também realiza retransmissões de dados em caso de detecção de erros.
O HDLC pode ser usado em diferentes modos e configurações e com diferentes tipos de quadros. Por isso, o formato do quadro e a utilização dos campos variam conforme o tipo de quadro.
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HDLC - high-level data link control
HDLC é um protocolo orientado a bit para comunicação de dados, utilizando links ponto a ponto ou multiponto. 
Ele também realiza retransmissões de dados em caso de detecção de erros.
O HDLC pode ser usado em diferentes modos e configurações e com diferentes tipos de quadros. Por isso, o formato do quadro e a utilização dos campos variam conforme o tipo de quadro.
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HDLC 
Formato do quadro
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Quadros HDLC
Os tipos de quadro HDLC são: 
 frames de informação (I-frames), 
 frames de supervisão (S-frames) e 
 frames não numerados (U-frames). 
Cada tipo de quadro serve para encapsular diferentes tipos de mensagens.
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PPP
O PPP é o protocolo para acesso ponto a ponto mais comum atualmente. Usado principalmente para conectar computadores pessoais ao servidor de um provedor de acesso.
A maioria dos usuários que utilizam esses computadores pessoais está ligada à modems (ADSL, por exemplo)
e são conectados à Internet por uma linha telefônica que fornece os serviços de camada física.
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PPP
Os principais serviços do PPP são: 
 delimitação dos quadros, 
 transporte de qualquer padrão de bits no campo de dados, 
 detecção de erros, 
 estabelecimento e manutenção da conexão, 
 negociação do endereço da camada de rede.
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PPP
No formato do quadro, estão presentes os campos: flag, endereço, controle, protocolo, a carga (payload), FCS . 
O flag de início e fim do quadro PPP é 01111110. 
Embora seja o mesmo do HDLC, a grande diferença é que o flag é tratado como um byte já que o PPP é orientado a byte.
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PPP
Um aspecto relevante, nesse caso, é que, como os padrões de flag usados como limitadores de quadro podem fazer parte das informações (dos próprios dados sendo encapsulados), uma estratégia chamada byte-stuffing é usada no protocolo PPP, que representa a inserção do byte 01111101. 
Assim, toda vez que um padrão parecido com o flag aparece nos dados, esse byte extra é inserido para informar ao receptor que o byte seguinte não é um flag.
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PPP
Uma conexão PPP passa por diferentes fases:
 
 repouso (link inativo), 
 estabelecimento, 
 autenticação (opcional), 
 rede (negociação entre adaptadores), 
 aberto (transferência de dados), 
 encerramento . 
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Métodos de Acesso múltiplo
São características comuns a todos os protocolos:
 Broadcast na transmissão
 Quadro com endereço MAC
 Todos recebem e apenas o real destinatário repassa o pacote para a camada de rede, os demais rejeitam
 Não são suportadas colisões
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Acesso Múltiplo por particionamento do canal
No método de acesso múltiplo de particionamento do canal, a largura de banda disponível é dividida em slots de tempo, faixas de frequência ou por código entre diferentes estações. 
São exemplos desse método: a multiplexação por divisão do tempo (FDM) e a multiplexação por divisão do tempo (TDM)
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Métodos de Acesso Aleatório
No método de acesso aleatório, o canal não é dividido, e podem ocorrer colisões. Não existe uma regra que especifica qual estação deve ser a próxima a transmitir.  Exemplos: 
 Aloha puro e slotted Aloha, 
 CSMA (Carrier Sense Multiple Access), 
 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), 	
 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
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Métodos de Acesso Aleatório
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Métodos de Revezamento
No método de acesso por revezamento, uma estação não pode transmitir a menos que tenha sido autorizada por outra (as). 
São exemplos de protocolos que usam este método: 
 polling e 
 passagem de permissão (token).
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Métodos de Revezamento
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Métodos de Acesso Aleatório
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