Introdução. Algumas terminologias. Camada de Enlace de Dados. Prof. Leandro Pykosz

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Márcio Rocha Alves
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1 Camada de Enlace de Dados Prof. Leandro Pykosz Introdução A função desta camada parece trivial, pois a máquina A coloca os bits no meio e a máquina B tem que retirar de lá, porem não tão simples. Infelizmente os circuitos de comunicação produzem erros ocasionais, os pacotes não são recebidos na ordem exata que foram enviados, entre outros problemas Algumas terminologias hosts e roteadores são nós canais de comunicação que conectam nós adjacentes ao longo de um caminho de comunicação são enlaces/link enlaces cabeados enlaces sem fio (não cabeados) LANs Pacote da camada 2 é um quadro/frame, encapsula datagramas 1

Infelizmente os circuitos de comunicação produzem erros ocasionais, os pacotes não são recebidos na ordem exata que foram enviados, entre outros problemas

2 Funções da camada de enlace Enquadramento de dados Encapsular datagramas da camada de rede dentro de um quadro antes de transmití-lo; Organiza a cadeia de bits transmitida pelo nível físico em quadros; Acesso ao meio Especifica as regras pelas quais um quadro é transmitido pelo enlace; MAC - Medium Access Control Protocol; Entrega confiável Garante que vai transportar cada datagrama da camada de rede sem erro. Funções da camada de enlace Controle de fluxo Evitar que o computador da origem congestione o computador destino; Detecção de erros Mecanismo para detectar a presença de erros; Transmissor envia bits de detecção de erros no quadro; Receptor realiza verificação de erros; Correção de erros Receptor determina em que lugar do quadro foram produzidos erros e os corrige; Funções da camada de enlace Resumidamente podemos dizer: Camada de enlace é responsável por transferir os datagramas entre nós adjacentes através do enlace. 2

3 Enquadramento Na camada de enlace de dados, cabeçalhos, cauda e endereços físcos (MAC) são adicionados aos quadros; Os bits chegam da camada física em um fluxo bruto de bits e a estratégia adotada pela camada de enlace é dividir o fluxo em bits em quadros; Enquadramento é o processo de encapsulamento da camada 2. Um quadro é uma unidade de dados de protocolo da camada 2. Enquadramento O enquadramento ajuda a obter as informações essenciais, tais como: Quais computadores estão se comunicando entre si; Quando a comunicação entre computadores individuais começa e quando termina; Providencia um método para a detecção de erros que ocorreram durante a comunicação; De quem é a vez de "falar" em uma "conversa" entre computadores. Como dividir os bits em quadros Como é muito arriscado contar com a temporização para marcar o inicio e o fim de cada quadro, outros métodos foram criados: Contagem de caracteres; Bytes de flags, com inserção de bytes; Flags iniciais e finais, com inserção de bits; Violações de codificação da camada física. 3

Enquadramento O enquadramento ajuda a obter as informações essenciais, tais como: Quais computadores estão se comunicando entre si; Quando a comunicação entre computadores individuais começa e quando

4 Controle de erros Após resolver o problema da delimitação dos quadros, o problema subseqüente a ser resolvido é o controle de erros. Controle de erros Esquema de detecção e recuperação de erros na transmissão Controle de fluxo O controle de fluxo é responsável por controlar quando um transmissor quer enviar quadros mais rapidamente do que o receptor é capaz de aceitar; Caso não exista o controle de fluxo quando o receptor estiver sobrecarregado ele vai descartar; 4

Controle de erros Esquema de detecção e recuperação de erros na transmissão Controle de fluxo O controle de fluxo é

5 Controle de fluxo São usadas duas abordagens: Fluxo baseado em feedback o receptor envia um posicionamento da sua situação atual ao transmissor; Fluxo baseado na velocidade o protocolo tem um mecanismo interno que limita a velocidade com que o transmissor pode enviar os dados (não é muito usado nesta camada); Códigos de Correção de erros Um código corretor de erros visa recuperar informações que no processo de emissão tenham sofrido algum tipo de ruído; Praticamente todo sistema de envio de informações possui algum tipo de código corretor de erros, ex: telefonia digital, transmissão via satélite, armazenamento em fitas e disquetes; Códigos de detecção de erros A maioria dos sistemas de envio de mensagens pode ser esquematizado da seguinte forma: Canal, pode ser por exemplo, circuito integrado, disco, cabo, microondas, radiofreqüência, etc. 5

informações que no processo de emissão tenham sofrido algum tipo de ruído; Praticamente todo sistema de envio de informações possui algum tipo de código corretor de erros, ex: telefonia digital,

6 Códigos de Correção de erros Códigos de correção de erros: Inclui informações redundantes suficiente para poder deduzir e corrigir os dados transmitidos; Geralmente usado em transmissões menos confiáveis, ex: redes sem fio. Códigos de detecção de erros: Permite apenas que o receptor deduza que houve um erro e solicite a retransmissão; Geralmente usado em transmissões mais confiáveis, ex: fibra. Códigos de Detecção de Erros Sobre os dados enviados são aplicados algoritmos que geram bits redundantes e permitem verificar se os bits foram transmitidos sem alteração. Ex: Os testes de paridade, checksum e CRC. O receptor verifica a existência dos erros. Se o bloco foi transmitido corretamente, o receptor envia um sinal de ACK (ACKnowledge), que inicia a transmissão do próximo bloco. Caso o receptor descubra que o bloco sofreu alguma alteração, ele envia um sinal de NACK (Not ACKnowledge). Neste caso, o transmissor retransmite o bloco. Distância de Hamming Exemplo Código: , , O vocabulário é enviado antes do inicío da transmissão. Compara-se com as palavras de código (vocabulário) a procura da que tenha menor distância de Hamming, aplicado OR Exclusivo EX: > Mensagem recebida A mensagen tem erro! > Mensagem corrigida A B S

Códigos de detecção de erros: Permite apenas que o receptor deduza que houve um erro e solicite a retransmissão; Geralmente usado em transmissões mais confiáveis, ex: fibra.

7 Cyclic Redundancy Code CRC Também conhecido como código polinomial; No nosso exemplo vamos usar um polinômio com k = 5: x 4 + x 1 + x 0 Na aritmética polinomial é feita de acordo com as regras da teoria algébrica. NÃO há transportes para a adição nem empréstimo para a subtração. Tanto da Adição quanto a Subtração são idênticas a operação OR Exclusivo. Algoritmo O grau do polinômio é dado por k-1 Seja r o grau do polinômio G(x), acrescente r bits zero ao final da mensagem a ser transmitida; Divida a string a ser transmitida pelo polinômio gerador; OR Exclusivo: 1 1 = = = = 1 Exemplo Quadro: Polinomio Gerador: Mensagem após o acréscimo de 4 bits zero: Resto 7

Algoritmo O grau do polinômio é dado por k-1 Seja r o grau do polinômio G(x), acrescente r bits zero ao final da mensagem a ser transmitida; Divida a string a ser transmitida pelo polinômio gerador;

8 Exercício Verifique se o quadro recebido foi enviado corretamente ou se possui erro de CRC. Quadro transmitido: Polinômio Gerador: Controle de erros Tipos de retransmissão: Para-e-espera (Stop-and-Wait); Janela N com retransmissão integral (Go-Back-N); Janela N com retransmissão seletiva (Selective Repeat). 8

Quadro transmitido: 11010110111110 Polinômio Gerador: 100011 Controle de erros

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