A5 RAI Enlace

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Serviços da camada de enlace
Professor: Rodrigo Tomasi
Joinville
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Rodrigo Tomasi Redes de comunicação
Revisão ISO/OSI
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Camada física
• As informações são transmitidas por fios, em níveis de tensão ou corrente.
• Representando o valor dessa tensão ou corrente como uma função de tempo, 
pode-se criar um modelo para o comportamento do sinal e analisá-lo
matematicamente.
Ex. de pacote rede CAN:
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Modulações
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Conceito de quadro (Frame)
Transforma as sequencias de bits em “frames” (um pacote de informações).
Os quadros são marcados com bits (ou bytes) com valores especiais (start, stop, 
etc).
Problema: Campos podem ser adulterados por erros na transmissão
Solução: A detecção de erros é feita ao final do frame com a inserção de um 
algoritmo de checksum ou paridade.
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PROJETO IEEE 802 E ISO/IEC 8802
 O IEEE iniciou em 1980 o projeto conhecido pelo número 802, que definiu 
originalmente uma série de normas para as camadas Física e Enlace do 
modelo de referência OSI.
 Na proposta do IEEE, a camada de Enlace é subdividida em duas subcamadas: 
LLC e MAC.
 Estas definições foram aceitas pelos demais órgãos de padronização. A norma 
resultante é hoje reconhecida internacionalmente sob a designação ISO/IEC 
8802.
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PROJETO IEEE 802 E ISO/IEC 8802
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PROJETO IEEE 802 E ISO/IEC 8802
 IEEE 802.2 : descrição da sub-camada LLC da camada de Enlace. Aqui a norma 
prevê três tipos de serviços:
LLC tipo 1: a troca de dados se dá sem o estabelecimento prévio de uma conexão. 
Não é feito controle de erros nem de fluxo e o receptor das mensagens não envia 
um quadro de reconhecimento ao emissor;
LLC tipo 2 : antes de realizar qualquer troca de dados, as estações envolvidas na 
comunicação devem estabelecer uma conexão entre si. Neste caso, é feito controle 
de erros e de fluxo e a entidade receptora envia um quadro de reconhecimento 
para cada mensagem recebida;
LLC tipo 3: a comunicação é feita sem o estabelecimento prévio de uma conexão, 
mas é realizado controle de fluxo e de erros e o receptor envia um quadro de 
reconhecimento ao emissor para cada mensagem recebida.
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Camada de enlace
A principal tarefa da camada de enlace de dados é transformar um canal de 
transmissão bruta em uma linha que pareça livre de erros de transmissão para a 
camada de rede.
Dentre os fatores com os quais a camada de Enlace deve preocupar-se estão:
• a forma como os bits provenientes da camada Física serão agrupados em 
quadros;
• os mecanismos de detecção e correção de erros a serem implantados, uma vez 
que as informações trocadas através da camada física não são isentas de erros 
de transmissão;
• os mecanismos de controle de fluxo para limitar o volume de informação 
trocados entre entidades fonte e destino;
• a gestão das ligações entre as entidades;
• o controle de acesso ao meio.
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Camada de enlace
Nas redes a camada de enlace de dados é usualmente decomposta em duas 
subcamadas, conforme proposta da IEEE:
Controle Lógicode Enlace (LLC - LogicalLink Control)
responsável pelo estabelecimento de conexões e oferecimento de serviços de 
comunicac ̧ão às camadas de rede.
Controle de Acesso ao Meio (MAC - Medium Access Control)
responsável pelo acesso ordenado e compartilhado do canal de comunicac ̧ão (no 
caso, um barramento);
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Subcamada LLC
Os serviços orientados à conexão são caracterizados por três principais etapas:
 a etapa de estabelecimento de conexão, onde são definidos todos os 
parâmetros relacionados à conexão, (e.g. contadores de sequência de 
quadros);
 a etapa de transmissão de dados, durante a qual são realizadas todas as 
trocas de informac ̧ão correspondentes ao diálogo entre duas máquinas;
 a etapa de liberação da conexão, que caracteriza o fim do diálogo e na qual 
todas as variáveis e outros recursos alocados à conexão serão novamente 
disponíveis.
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Subcamada LLC
A comunicação entre as camadas de Rede e de Enlace é feita através de
primitivas de serviço (request, indication, response e confirm) da interface
entre as duas camadas.
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Subcamada MAC
 Protocolos Determinísticos
 caracterizados pela concessão do direito ao acesso independentemente das 
necessidades de transmissão de cada nó
 baixo desempenho, uma vez que muito tempo pode ser perdido no caso de 
estações que não tenham mensagens a transmitir
 TDMA (Time Division Multiple Access)
 Mestre-Escravo
 Token-bus e Token-ring
 Protocolos Não-Determinísticos
 protocolos de competição, uma vez que as estações querendo transmitir 
vão competir pelo meio de transmissão.
 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)
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CSMA/CD
CSMA/CD –Algoritmo Básico
1. Se o meio estiver livre, transmita; caso contrario, vá
para o passo 2.
2. Se o meio estiver ocupado, continue a ouvir até que o
canal esteja livre e, então, transmita imediatamente.
3. Se uma colisão for detectada durante a
transmissão, transmita um pequeno sinal especial (jam
signal) para garantir que todas as estações saberão da
colisão e, então, pare de transmitir.
4. Após transmitir o jam signal, espere um tempo
aleatório e tente transmitir novamente (volte ao passo 1).
obs: jam signal = 32 bits
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Algoritmo CSMA/CD
 Para baixas cargas, o CSMA/CD pode chegar a uma utilização de até 98%.
 Para grandes volumes de tráfego, o método exibe uma certa instabilidade.
 CSMA/CD com espera aleatória exponencial truncada tornou-se um padrão
internacional.
Retransmissão de frame a cada
K*(slot time), 0<k<2³
slot time – tempo de transmissão de 1 frame
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Algoritmo CSMA/CD
O slot time é definido como sendo duas vezes o tempo que um pulso elétrico (OSI 
nível1) leva para atravessar a distância máximaentre dois nós da rede. 
Nas redes Ethernet 10Mbps o tamanho mínimo dos frames foi fixado em 512 bits (64 
bytes), o que corresponde a um tempo de transmissão de 51,2µs. (Esse tamanho de 
quadro é uma decisão histórica e, na prática, impraticável a sua alteração).
Como exemplo, supondo um slot time de 51.2µs:
1. Quando ocorrer a primeira colisão, envie um “jamming signal” para prevenir que mais 
dados sejam enviados.
2. Retransmita o frame após 0s ou 51.2µs, escolhido randomicamente.
3. Se houver falha (nova colisão), retransmita o frame após k · 51.2µs, onde k é um 
número aleatório 0<k<2³-1.
4. Em geral, após uma i-ésima tentativa (falha), retransmita o frame após k · 51.2µs, 
onde k é um numero aleatório 0<k<2𝑖 -1.
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Detecção de erros
 Os erros que podem ocorrer sobre os suportes de transmissão tem como 
causas os mais diversos fenômenos físicos, como por exemplo, o ruído
térmico ou o ruído da alimentação.
 Independentemente do fenômeno causador de erro, estes tendem a gerar 
normalmente verdadeiros pacotes de erros (error bursts) e não erros simples.
 O controle de erros de transmissão é uma das funções mais importantes 
asseguradas pela camada de enlace (usualmente implementado na 
subcamada LLC).
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Detecção de erros – Bit de Paridade
Bit inserido ao final do frame. Pode ser:
Paridade par (número par de bits lógicos 1) ou ímpar (número ímpar de bits 
lógicos 1).
Ex: 00100110 e paridade impar)
0 ^ 0 ^ 1 ^ 0 ^ 0 ^ 1 ^ 1 ^ 0 = 1
Emissor envia: 001001101
 O receptor calcula a paridade novamente e compara com o último bit 
enviado; se houver diferença, então houve erro de transmissão.
Limitação:
Se um número par de bits foram transmitidos com erro, o método não é capaz 
de detectar o erro.
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CRC – Cyclic Redundancy Code
Considera-se que os bits de uma cadeia de caracteres são os coeficientes de um 
polinômio.
• A técnica consiste em adicionar a um bloco de dados um conjunto de bits de 
controle, de modo que o frame (dados + bits de controle) seja divisível por 
um polinômio G(x).
• Na recepção, a entidade de Enlace efetua a divisão dos bits compondo o 
frame pelo polinômio gerador. Caso o resto seja diferente de zero, é 
caracterizada então a ocorrência de um erro de transmissão.
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CRC – Cyclic Redundancy Code
 Exemplos de polinômios geradores, G(x)
 CRC-12 = x12 + x11 +x3 + x2 +x +1
 CRC-16 = x16 + x15 +x2 +1
 CRC-CCITT = x16 + x12 +x5 +1
 O polinômio CRC-CCITT é capaz de detectar:
 todos os erros de paridade
 todos os erros de 2 bits
 todos os pares de erros de 2 bits cada
 blocos de erros não excedendo 16 bits
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Transmissões confiáveis
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DÚVIDAS?