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Protocolos de Redes e de Computadores

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CCT0300 – PROTOCOLOS DE REDES E DE COMPUTADORES

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Protocolos de Redes e de Computadores

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Camada de enlace

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O aluno deverá ser capaz de:

• Compreender os serviços fornecidos pela camada de enlace;
• Entender o relacionamento e interdependência entre a camada de

rede e a camada de enlace;
• Diferenciar os métodos de detecção de erros e detecção e correção

de erro utilizados em redes de computadores;
• Entender os esquemas e técnicas de detecção e correção de erros na

camada de enlace;
• Conhecer comando para descobrir endereço físico dos adaptadores

de rede e de diagnósticos na camada de enlace (erros de recepção )
da estação.

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Conteúdo

3.1 Serviços fornecidos pela camada de enlace;
3.2 Técnicas de detecção e correção de erros;
3.2.1 Verificação de paridade;
3.2.2 Soma de verificação;
3.2.3 Redundância cíclica (CRC).

Introdução

• Nesta aula, iremos estudar a
camada de enlace. À medida
que descemos a pilha de
protocolos, da camada de
rede até a camada de enlace,
é natural que imaginemos
como os pacotes são enviados
pelos enlaces individuais
dentro de um caminho de
comunicação fim a fim.

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Enlace
• Objetivo:

– Controle de comunicação do enlace de rede

– Enlace → hosts interconectados “diretamente”

– Diversas tecnologias de interconexão

• Depende:

– Dos objetivos da rede

– Do comportamento dos usuários

– De aspectos físicos – ....

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Serviços Fornecidos

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• O Objetivo da camada de enlace é prover uma camada de
abstração entre as camadas superiores e a interface de
hardware associada, realizando a interface de rede do modelo
TCP/IP com os diversos tipos de redes (Ethernet, PPP, X.25,
Frame Relay, ATM, Token Ring, etc.). Há grande variedade de
velocidades e esta camada é a que provê a interconexão e
inter-operação de redes heterogêneas.

• Há o envio e recepção dos dados em forma de frames
(pacotes) contendo um endereço de origem, os dados e o
endereço de destino, além dos controles de erros ( FCS ou
“frame check sequence” ).

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Resumindo:
• Funções da camada de enlace:

– Encapsulamento: Endereçamento MAC (hardware), LLC
(logical link control)

– Endereçamento físico

– Acesso à topologia física (conexões ponto-a-ponto e
ponto-multiponto)

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Onde a Camada De Enlace é
Implementada?

• A camada de enlace é implementada em um adaptador de
rede, que é também conhecido como controlador de
interface de rede (NIC). No núcleo do adaptador de rede,
está o controlador da camada de enlace, normalmente um
único chip de sistema, que implementa vários serviços da
camada de enlace (enquadramento, acesso ao enlace,
controle de fluxo etc). Podemos concluir que muito da
funcionalidade da camada de enlace é implementada em
hardware.

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• Adaptador de rede: seu relacionamento com o resto dos
componentes do hospedeiro e a funcionalidade da pilha de
protocolos.

Onde a Camada De Enlace é Implementada?

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Onde a camada de enlace é implementada?

▪ Cenário de detecção e correção de erros

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Enlaces e protocolos de acesso múltiplo

▪ Um enlace ponto a ponto consiste em um único remetente em uma extremidade
do enlace e um único receptor na outra.

▪ O enlace de difusão, pode ter vários nós remetentes e receptores, todos
conectados ao mesmo canal de transmissão único e compartilhado.

▪ Protocolos de acesso múltiplo — através dos quais os nós regulam sua transmissão
pelos canais de difusão compartilhados.

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Enlaces e protocolos de acesso múltiplo

▪ Vários canais de acesso múltiplo

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Protocolos de divisão de canal

▪ O protocolo FDM divide o canal de R bits/s em frequências diferentes e reserva
cada frequência a um dos N nós, criando, desse modo, N canais menores de R/N
bits/s a partir de um único canal maior de R bits/s.

▪ O protocolo de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) atribui um código
diferente a cada nó.

▪ Se os códigos forem escolhidos com cuidado, as redes CDMA terão a maravilhosa
propriedade de permitir que nós diferentes transmitam simultaneamente.

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Enlaces e protocolos de acesso múltiplo

▪ Vários canais de acesso múltiplo

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Protocolos de divisão de canal

▪ O protocolo TDM divide o tempo em quadros temporais, os quais depois divide em
N compartimentos de tempo.

▪ Um exemplo de TDM e FDM de quatro nós:

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Protocolos de acesso aleatório

▪ Com um protocolo de acesso aleatório, um nó transmissor sempre transmite à taxa
total do canal, isto é, R bits/s.

▪ O slotted ALOHA é altamente descentralizado.

▪ Funciona bem quando há apenas um nó ativo.

▪ Assim, quando há N nós ativos, a eficiência do slotted ALOHA é Np(1 – p)N–1.

▪ Para obtermos a eficiência máxima para N nós ativos, temos de encontrar um p*
que maximize essa expressão.

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Protocolos de acesso aleatório

▪ No ALOHA puro, quando um quadro chega pela primeira vez, o nó imediatamente
transmite o quadro inteiro ao canal de difusão.

▪ Para determinar a eficiência máxima do ALOHA puro, vamos focalizar um nó
individual.

▪ A probabilidade de que um dado nó tenha uma transmissão bem-sucedida é p(1 –
p)2(N–1).

▪ Levando ao limite, descobrimos que a eficiência máxima do protocolo ALOHA puro
é de apenas 1/(2e).

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CSMA (acesso múltiplo com detecção de portadora)

▪ Especificamente, há duas regras importantes que regem a conversação educada
entre seres humanos:

▪ Ouça antes de falar. Se uma pessoa estiver falando, espere até que ela tenha
terminado. No mundo das redes, isso é denominado detecção de portadora — um
nó ouve o canal antes de transmitir.

▪ Se alguém começar a falar ao mesmo tempo que você, pare de falar. No mundo das
redes, isso é denominado detecção de colisão — um nó que está transmitindo ouve
o canal enquanto transmite.

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CSMA (acesso múltiplo com detecção de portadora)

▪ Essas duas regras estão incorporadas na família de protocolos de acesso múltiplo
com detecção de portadora (CSMA) e CSMA com detecção de colisão (CSMA/CD).

▪ Se todos os nós realizam detecção de portadora, por que ocorrem colisões no
primeiro lugar?

▪ A resposta a essa pergunta pode ser ilustrada utilizando diagramas espaço/tempo.

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Eficiência do CSMA/CD

▪ Definimos a eficiência do CSMA/CD como a fração de tempo durante a qual os
quadros estão sendo transmitidos no canal sem colisões quando há um grande
número de nós ativos, com cada nó tendo um grande número de quadros para
enviar.

▪ Indicamos simplesmente a seguinte aproximação:

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Protocolos de revezamento

▪ O protocolo de polling elimina as colisões e os intervalos vazios que atormentam os
protocolos de acesso aleatório, e isso permite que ele tenha uma eficiência muito
maior.

▪ No protocolo de passagem de permissão não há nó mestre.

▪ Um pequeno quadro de finalidade especial conhecido como uma permissão é
passado entre os nós obedecendo a uma determinada ordem fixa.

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Pacotes e quadros
Relação entre pacotes e quadros.

• A camada de enlace recebe os pacotes da camada de rede e os
encapsula em quadros para transmissão.