Camada de enlace
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Camada de enlace. O Atraso de transmissão. Atrasos. Propagacao Transmissao Enfileiramento Processamento Empacotamento. Retardo de Transmissão. Assumindo que os pacotes são transmitidos em uma fila tipo FIFO,como é usual,

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Presentation Transcript


Camada de enlace

Camada de enlace

O Atraso de transmissão


Atrasos

Atrasos

  • Propagacao

  • Transmissao

  • Enfileiramento

  • Processamento

  • Empacotamento

Cerutti


Retardo de transmiss o

Retardo de Transmissão

  • Assumindo que os pacotes são transmitidos em uma fila tipo FIFO,como é usual,

  • Um pacote pode ser transmitido assim que os que chegaram antes dele saiem da interface

  • Se representarmos o tamanho do pacote por L, em bits, e a taxa de transmissão do enlace por R bps.

  • Por exemplo, para um link de 10-Mbps Ethernet é R = 10 Mbps;

  • Para um link de 100-Mbps Ethernet R = 100 Mbps.

Cerutti


Retardo de transmiss o1

Retardo de transmissão

  • O transmission delay (também chamado de store-and-forward delay), é dado por:L/R.

  • Esse é o total de tempo necessário para transmitir todos os bits do pacote para o enlace.

  • Transmission delays são tipicamente da ordem de microssegundos ou menos na prática 

Cerutti


Atraso de propaga o

Atraso de Propagação

  • É o tempo necessário para que um bit deixe a interface do transmissor e chegue a interface do receptor.

  • Segundo Einstein, “nada pode viajar mais rápido que a velocidade da luz no vácuo (3,0 x 108 metros/segundo)".

Cerutti


Propagation delay

Propagation Delay

  • Os sinais de rede sem fio trafegam a uma velocidade um pouco menor do que a velocidade da luz no vácuo.

  • Os sinais de rede em meios de cobre trafegam a uma velocidade no intervalo de 1,9 x 108 m/s a 2,4 x 108 m/s.

  • Os sinais de rede em fibra óptica trafegam a aproximadamente 2,0 x 108 m/s.

  • Genericamente, podemos dizer que os sinais percorrem os meios com uma velocidade entre 2 e 3 x 108 m/s, independente do tipo de sinal e do meio.

Cerutti


Camada de enlace

  • Atraso de Transmissão

  • É o tempo que uma interface demora para inserir um quadro no meio físico (todos os bits da unidade de informação). Lembre-se que um quadro é também denominado frame, a PDU de camada 2 – ( Figura 9).

Cerutti


Camada de enlace

  • Tipicamente, o atraso de transmissão pode ser representado por:

  • A=C/T

  • onde:

  • A=atraso de transmissão (seg)

  • C=Comprimento do frame (bits)

  • T=Taxa de transmissão da interface (bps)

Cerutti


Camada de enlace

  • Exemplo: o atraso de transmissão em uma interface IEEE 802.3u (100 Mbps), para um frame típico de 1518 bytes pode ser calculado como:

  • 1518 bytes*8= 12144 bits

  • A=12144/100.000.000 bits/seg= 0,0012144 segundos

  • ou 1,21 ms 

Cerutti


Camada de enlace

  • Exercicio: a)Calcule o atraso de transmissão para uma interface ATM de 622 Mbps, sabendo que a célula ATM (frame) possui um tamanho de 53 bytes.

  • b) Se o cabeçalho deo ATM é de 5 bytes e do Ethernet é de 18 bytes, calcule o atraso que existiria sem os cabeçalhos. Qual das duas tecnologias tem maior overhead? (Overhead é a sobrecarga do cabeçalho, uma vez que a informação que ele contém não interessa a aplicação ou ao usuário. Ela é usada somente para municiar os protocolos de rede).

  • Considere para o ATM uma taxa de 622 Mbps e para o ethernet 10 Mbps.

Cerutti


Camada de enlace

fila

  • -Atraso de Enfileiramento

  • O atraso de fila é um dos mais complexos e por isso o mais estudado. Ao contrário dos outros três, o atraso de fila pode variar de um frame para outro. Por exemplo, se uma quantidade de frames chega em uma interface inicialmente livre, o primeiro frame não sofre atraso de fila, pois o primeiro a chegar normalmente é o primeiro a ser processado e repassado. Na verdade existem varios tipos de tratamento para as filas ( Figura 54). O tipo referido denomina-se FIFO (First In, First Out). Os demais frames somente serão processados após o processamento dos antecessores. O tamanho da fila irá depender da taxa de chegada dos frames λ, do tamanho de cada frame (no caso do ethernet, 1518 bytes) e da capacidade do processamento.

Cerutti


Camada de enlace

  • Quando a taxa de chegada dos frames for maior que a capacidade de processamento, o tempo de espera tende a crescer indefinidadamente. Como os recusos para armazenar as filas dos pacotes são finitos, os pacotes que excedem os recursos são descartados. Do ponto de vista dos sistemas finais, é como se o pacote tivesse entrado na rede de um lado e não emergisse no outro.

Cerutti


Camada de enlace

  • -Processamento

  • É o tempo necessário para a análise do cabeçalho do pacote e encaminhamento para a fila de saída. São veificados também possíveis erros nos bits. O procedimento mais comum na presença de erros é descartar o pacote.

Cerutti


Atraso de empacotamento

Atraso de empacotamento

  • Frequencias amostrais

Cerutti


Packing

Packing

Cerutti


Camada f sica e limita es

Camada física ( e limitações)

  • A camada 1 envolve

    • meios,

    • sinais,

    • fluxo de bits que trafegam pelos meios,

    • componentes que colocam sinais nos meios

    • e diversas topologias.

Cerutti


Camada f sica

Camada Física

  • Ela executa um papel-chave na comunicação entre computadores,

  • mas os seus esforços, sozinhos, não são suficientes.

  • Cada uma de suas funções tem suas limitações.

  • A camada 2 trata dessas limitações.

Cerutti


Solu es para a camada 1

Soluções para a camada 1

  • Para cada limitação na camada 1, a camada 2 tem uma solução.

    • a camada 1 não pode se comunicar com as camadas de nível superior;

      • a camada 2 faz isso através do Controle Lógico de Enlace (LLC - Logical Link Control).

Cerutti


Limita es da camada 1

Limitações da Camada 1

  • A camada 1 não pode nomear ou identificar computadores;

    • a camada 2 usa um processo de endereçamento (ou nomeação).

Cerutti


Solu es para a camada 11

Soluções para a Camada 1

  • A camada 1 pode descrever apenas os fluxos de bits;

    • a camada 2 usa o enquadramento para organizar ou agrupar os bits.

Cerutti


Limita es da camada 11

Limitações da Camada 1

  • A camada 1 não pode decidir que computador irá transmitir os dados binários de um grupo onde todos tentam transmitir ao mesmo tempo.

    • A camada 2 usa um sistema chamado Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control).

  •  http://www.rad.com/networks/1994/osi/datalink.htm

  • Cerutti


    Camada de enlace

    Cerutti


    Quatro conceitos principais conceito 1

    quatro conceitos principais Conceito 1

    • A camada 2 se comunica com as camadas de nível superior através do Controle Lógico de Enlace (LLC - Logical Link Control).

    Cerutti


    Conceito 2

    Conceito 2

    • A camada 2 usa uma convenção de endereçamento simples (nomeação refere-se à atribuição de identificadores exclusivos: endereços).

    • Os ndereços são planos (FLAT)

    Cerutti


    4 conceitos principais conceito 3

    4 conceitos PrincipaisConceito 3

    • A camada 2 usa o enquadramento para organizar ou agrupar os dados.

    • Os quadros podem ser considerados envelopes digitais

    Cerutti


    Conceito 4

    Conceito 4

    • A camada 2 usa o Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control)

    • para escolher que computador transmitirá os dados binários,

    • em um grupo onde todos os computadores estejam tentando transmitir ao mesmo tempo

    Cerutti


    Camada de enlace

    LLC

    • O LLC pega os dados do protocolo de rede, um pacote IP,

    • e adiciona mais informações de controle para ajudar a entregar esse pacote IP ao seu destino.

    • Ele adiciona dois componentes de endereçamento da especificação 802.2:

      • o Destination Service Access Point (DSAP)

      • e o Source Service Access Point (SSAP).

    Cerutti


    Camada de enlace

    LLC

    • Esse pacote IP empacotado novamente, trafega para a subcamada MAC

    • para ser tratado pela tecnologia específica para encapsulamento e dados adicionais.

    • Um exemplo dessa tecnologia específica poderia ser

      • uma das variedades de Ethernet,

      • Token Ring

    • ou FDDI

    Cerutti


    A subcamada llc

    A subcamada LLC

    • A subcamada LLC da camada de enlace gerencia a comunicação entre os dispositivos em um único link de uma rede.

    • O LLC é definido na especificação IEEE 802.2 e suporta tanto serviços sem conexão quanto serviços orientados para conexão,  

    Cerutti


    Subcamada llc

    Subcamada LLC

    • usados por protocolos de camadas superiores.

    • http://cs.nmhu.edu/osimodel/datalink/

    Cerutti


    A subcamada mac

    A subcamada MAC

    • O IEEE 802.2 define alguns campos nos quadros de camadas de enlace

    • que permitem que vários protocolos de camadas superiores compartilhem

    • um único enlace de dados físico.

    • http://www.100vg.com/white/mac.htm

    Cerutti


    Formato do mac add

    Formato do MAC add

    Cerutti


    Camada de enlace

    MAC

    • Os endereços MAC têm 48 bits de comprimento

    • e são expressos com doze dígitos hexadecimais.

    • Os primeiros seis dígitos hexadecimais, que são administrados pelo IEEE,

    Cerutti


    Camada de enlace

    Mac

    • identificam o fabricante ou fornecedor e, portanto, formam o Identificador único de Organização (Organizational Unique Identifier - OUI).

    • Os seis dígitos hexadecimais restantes formam o número serial de interface,

    • ou outro valor administrado pelo fornecedor específico.

    Cerutti


    Camada de enlace

    MAC

    • Os endereços MAC são algumas vezes chamados de burned-in addresses (BIAs)

    • porque eles são gravados na memória apenas de leitura (ROM)

    • e são copiados na memória de acesso aleatório (RAM) quando a placa de rede é inicializada.

    • http://standards.ieee.org/faqs/OUI.html

    Cerutti


    Redes sem mac

    Redes sem MAC?

    • Sem o endereço MAC, teríamos um conjunto de computadores sem nome na LAN.

    • Portanto, na camada de enlace, um cabeçalho e possivelmente um trailer,

    • são adicionados aos dados da camada superior.

    Cerutti


    Camada de enlace

    • O cabeçalho e o trailer contêm informações de controle

    • destinadas à entidade da camada de enlace no sistema de destino.

    • Os dados das entidades da camada superior são encapsulados

    • no cabeçalho e no trailer da camada de enlace.

    Cerutti


    Camada de enlace

    NICs

    Cerutti


    Camada de enlace

    MAC

    • Os endereços MAC são vitais para o funcionamento de uma rede de computadores.

    • Eles fornecem uma forma dos computadores se identificarem.

    • Eles dão aos hosts um nome exclusivo e permanente.

    • O número de endereços possíveis não vão se esgotar tão cedo já que há 16^12 (ou seja, mais de 2 trilhões!) de endereços MAC possíveis. 

    Cerutti


    Flat address

    Flat address

    • Os endereços MAC têm uma desvantagem principal.

    • Eles não têm estrutura e são considerados espaços de endereço contínuos.

    • Fornecedores diferentes têm diferentes OUIs,

    • mas elas são como números de identidade.

    • Assim que a sua rede atingir mais do que alguns poucos computadores,

    • essa desvantagem se tornará um problema real.

    Cerutti


    Crescimento e hierarquia

    Crescimento e hierarquia

    Cerutti


    Enquadramento

    enquadramento

    Cerutti


    Analogia de empacotamento remessa

    Analogia de empacotamento/remessa

    • Quando você despacha um pacote grande e pesado, você normalmente inclui diversas camadas de material de embalagem.

    • A última etapa, antes de colocá-lo em um caminhão (LINK, enlace) para ser transportado, é embrulhá-lo.

    Cerutti


    Analogia de empacotamento remessa1

    Analogia de empacotamento/remessa

    • imaginando o objeto empacotado com segurança como sendo os dados

    • e todo o pacote embrulhado como sendo o quadro.

    Cerutti


    Formato dos quadros

    Formato dos quadros

    • Há tipos diferentes de quadros descritos por diversos padrões.

    • Um único quadro genérico tem seções chamadas de campos e cada campo é composto de bytes.

    Cerutti


    A camada de enlace segundo kurose e ross

    A camada de enlace segundo Kurose e Ross

    Cerutti


    Link layer setting the context

    Link Layer: setting the context

    Cerutti


    Link layer setting the context1

    M

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    t

    t

    n

    n

    t

    t

    n

    l

    l

    M

    M

    application

    transport

    network

    link

    physical

    M

    Link Layer: setting the context

    • two physically connected devices:

      • host-router, router-router, host-host

    • unit of data: frame

    network

    link

    physical

    data link

    protocol

    M

    frame

    phys. link

    adapter card

    Cerutti


    Link layer implementation

    M

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    t

    t

    n

    n

    t

    t

    n

    l

    l

    M

    M

    application

    transport

    network

    link

    physical

    M

    Link Layer: Implementation

    • implemented in “adapter”

      • e.g., PCMCIA card, Ethernet card

      • typically includes: RAM, DSP chips, host bus interface, and link interface

    network

    link

    physical

    data link

    protocol

    M

    frame

    phys. link

    Cerutti

    adapter card


    Error detection

    Error Detection

    • EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)

    • D = Data protected by error checking, may include header fields

    • Error detection not 100% reliable!

      • protocol may miss some errors, but rarely

      • larger EDC field yields better detection and correction

    Cerutti


    Parity checking

    Parity Checking

    Two Dimensional Bit Parity:

    Detect and correct single bit errors

    Single Bit Parity:

    Detect single bit errors

    0

    0

    Cerutti


    Multiple access links and protocols

    Multiple Access Links and Protocols

    Three types of “links”:

    • point-to-point (single wire, e.g. PPP, SLIP)

    • broadcast (shared wire or medium; e.g, Ethernet, Wavelan, etc.)

    • switched (e.g., switched Ethernet, ATM etc)

    Cerutti


    Multiple access protocols

    Multiple Access protocols

    • single shared communication channel

    • two or more simultaneous transmissions by nodes: interference

      • only one node can send successfully at a time

    • multiple access protocol:

      • distributed algorithm that determines how stations share channel, i.e., determine when station can transmit

      • communication about channel sharing must use channel itself!

      • what to look for in multiple access protocols:

        • synchronous or asynchronous

        • information needed about other stations

        • robustness (e.g., to channel errors)

        • performance

    Cerutti


    Multiple access protocols1

    Multiple Access protocols

    • claim: humans use multiple access protocols all the time

    • class can "guess" multiple access protocols

      • multiaccess protocol 1:

      • multiaccess protocol 2:

      • multiaccess protocol 3:

      • multiaccess protocol 4:

    Cerutti


    Mac protocols a taxonomy

    MAC Protocols: a taxonomy

    Three broad classes:

    • Channel Partitioning

      • divide channel into smaller “pieces” (time slots, frequency)

      • allocate piece to node for exclusive use

    • Random Access

      • allow collisions

      • “recover” from collisions

    • “Taking turns”

      • tightly coordinate shared access to avoid collisions

    Goal: efficient, fair, simple, decentralized

    Cerutti


    Channel partitioning mac protocols tdma

    Channel Partitioning MAC protocols: TDMA

    TDMA: time division multiple access

    • access to channel in "rounds"

    • each station gets fixed length slot (length = pkt trans time) in each round

    • unused slots go idle

    • example: 6-station LAN, 1,3,4 have pkt, slots 2,5,6 idle

    • TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load.

    • FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.

    Cerutti


    Channel partitioning mac protocols fdma

    Channel Partitioning MAC protocols: FDMA

    FDMA: frequency division multiple access

    • channel spectrum divided into frequency bands

    • each station assigned fixed frequency band

    • unused transmission time in frequency bands go idle

    • example: 6-station LAN, 1,3,4 have pkt, frequency bands 2,5,6 idle

    • TDM (Time Division Multiplexing): channel divided into N time slots, one per user; inefficient with low duty cycle users and at light load.

    • FDM (Frequency Division Multiplexing): frequency subdivided.

    time

    frequency bands

    Cerutti


    Channel partitioning cdma

    Channel Partitioning (CDMA)

    CDMA (Code Division Multiple Access)

    • unique “code” assigned to each user; ie, code set partitioning

    • used mostly in wireless broadcast channels (cellular, satellite,etc)

    • all users share same frequency, but each user has own “chipping” sequence (ie, code) to encode data

    • encoded signal = (original data) X (chipping sequence)

    • decoding: inner-product of encoded signal and chipping sequence

    • allows multiple users to “coexist” and transmit simultaneously with minimal interference (if codes are “orthogonal”)

    Cerutti


    Cdma encode decode

    CDMA Encode/Decode

    Cerutti


    Campos de um quadro generico

    Campos de um quadro generico

    • Os nomes dos campos são os seguintes:

      • Campo de início de quadro

      • Campo de endereço

      • Campo de comprimento/tipo/controle

      • Campo de dados

      • Campo de seqüência de verificação de quadro

      • Campo de parada de quadro

    Cerutti


    Quadro gen rico

    Quadro genérico

    Cerutti


    Tecnologias de lans

    Tecnologias de Lans

    O frame ethernet

    http://wks.uts.ohio-state.edu/sysadm_course/html/sysadm-326.html

    Inf.unisul.br/~cerutti/ - Fast Eth

    Cerutti


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