Aula 3. Delay (Atraso); Jitter - Variação do atraso; LANs e MANs: Padrão IEEE 802; OSI x IEEE 802; Controle de Link Lógico (LLC); Padrão IEEE

Transcrição

1 Aula 3 Delay (Atraso); Jitter - Variação do atraso; LANs e MANs: Padrão IEEE 802; OSI x IEEE 802; Controle de Link Lógico (LLC); Padrão IEEE

2 Delay - Atraso É o tempo que o pacote leva para atravessar a rede, do ponto origem até o destino. Pacote Pacote

3 Delay - Atraso O atraso pode causar problemas, principalmente para algumas aplicações que exigem um nível máximo de retardo para funcionar adequadamente, como é o caso de áudio e vídeo, por exemplo; O atraso está relacionado com as filas nos nós intermediários. Uma fila grande pode evitar o descarte de pacotes, mas em contrapartida, provoca uma maior demora no seu encaminhamento.

4 Jitter - Variação do atraso Pacote Pacote É a variação do atraso fim-a-fim.

5 Jitter - Variação do atraso Variações muito grandes do retardo podem ter efeitos negativos na qualidade do serviço oferecido para algumas aplicações, principalmente as aplicações de tempo real; Uma quantida mínima de jitter pode ser aceitável, mas um aumento significativo pode ser prejudicial a aplicação; O jitter introduz distorção no processamento da informação na recepção e deve ter mecanismos específicos de compensação e controle que dependem da aplicação em questão.

6 Redes Locais IEEE IEEE IEEE 802.4

7 Padrão IEEE 802 O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) criou uma série de padrões de protocolos. O mais importante foi a série 802, que é largamente usada e é um conjunto de protocolos usados no acesso à rede. Os padrões IEEE 802 estão em conformidade com o modelo de referência OSI, sendo inclusive republicados como padrões internacionais sob a denominação ISO9902. Os padrões IEEE 802 agrupam uma série de tecnologia para redes locais muito difundidas, como os padrões Ethernet e Token Ring.

8 Padrão IEEE 802 Consiste de um padrão que define: Meio Físico; Conjunto de regras de controle do acesso ao meio; Padronização do Quadro de Bits.

9 7 Aplicação Aplicação Apresentação Apresentação OSI x IEEE 802 Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Sessão Transporte Rede Controle do Link Lógico (LLC) Controle de Acesso ao Meio (MAC) Física

10 Padrão IEEE 802 Os padrões IEEE 802 definem uma série de tecnologias para a implementação das funções das camadas físicas e de enlace de dados no modelo de referência OSI. Ele se constitui um modelo para implementação de redes locais compatível com o modelo OSI. Diferente do OSI, que apenas aborda diretivas genéricas, o padrão IEEE aborda detalhes tecnológicos que definem de maneira precisa como os diversos protocolos e funções de rede devem ser implementados. O relacionamento entre os diversos padrões IEEE 802 e o modelo OSI está discutido no documento IEEE

11 802.2: LLC (Logical Link Control) 802.3: CSMA/CD (Ethernet) 802.4: Token bus 802.5: Token ring 802.6: DQDB

12 Controle de Link Lógico LLC Permite que mais de um protocolo seja usado acima dela (protocolo da camada 3 (Rede) no modelo OSI). Para isso, essa camada define pontos de comunicação entre o transmissor e o receptor chamados SAP. Dessa forma, o papel da camada de Controle de Link Lógico é adicionar, ao dado recebido, informações de quem enviou esta informação para que, no receptor, a camada de Controle de Link Lógico consiga entregar a informação ao protocolo de destino, que conseguirá ler a informação corretamente.

13 Controle de Link Lógico LLC Protocolo de Alto nível Protocolo de Alto nível Controle de Link Lógico (LLC) Controle de Acesso ao Meio (MAC) Física Inclui informações do protocolo de alto nível que entregou o pacote de dados a ser transmitido. Com isso a máquina receptora tem como saber para qual protocolo de alto nível ela deve entregar os dados de um quadro que ela acabou de receber. Controle de Link Lógico (LLC) Controle de Acesso ao Meio (MAC) Física Cabo da rede

14 Controle de Link Lógico LLC Sub-camada correspondente à parte das funções da camada de enlace de dados que independem de implementação da rede.

15 Controle de Acesso ao Meio MAC Monta o quadro de dados a ser transmitido pela camada física, incluíndo cabeçalhos próprios dessa camada aos dados recebidos da camada de Controle do Link Lógico; O controle de acesso ao meio define, entre outras coisas, o uso de um endereço físico (MAC) em cada placa de rede; Cada placa de rede existente em um dispositivo conectado à rede possui um endereço MAC único, que é gravado em hardware.

16 Controle de Acesso ao Meio MAC Protocolo de Alto nível Protocolo de Alto nível Controle de Link Lógico (LLC) Controle de Link Lógico (LLC) Controle de Acesso ao Meio (MAC) Física Endereço MAC do equipamento de rede (NIC); Monta o quadro de dados a ser transmitido pela camada física. Controle de Acesso ao Meio (MAC) Física Cabo da rede

17 Padrão IEEE CSMA/CD ou Ethernet

18 Padrão IEEE CSMA/CD ou Ethernet Define uma tecnologia para implementação de redes locais com topologia em barramento, utilizando o mecanismo de controle de acesso randômico ao meio denominado CSMA/CD; O padrão IEEE mantém uma relação direta com a especificação Ethernet II, desenvolvido pelas empresas Xerox, DEC e Intel em 1985; As especificações Ethernet II e IEEE diferem entretanto, em dois aspectos: O padrão IEEE cobre velocidades de transmissão entre 1 a 10 Mbits, enquanto que o padrão Ethernet é específico para velocidades de 10 Mbits.

19 Padrão IEEE CSMA/CD Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Controle do Link Lógico (LLC) IEE Controle de Acesso ao Meio (MAC) IEE Física Ethernet

20 Endereço Físico MAC

21 Endereço Físico MAC Endereço que utiliza 6 bytes, sendo que: Os três primeiros bytes são o endereço OUI (Organizationally Unique Identifier), que indicam o fabricante da placa de rede; Os três últimos bytes são controlados pela fabricante da placa de rede, e cada placa de rede padronizada por cada fabricante rede um número diferente.

22 OUI (Organizationally Unique Identifier) Endereço do fabricante Endereço Fabricante 00000C Cisco 00001B Novell 00001D Cabletron Synoptics 0000AA Xerox 02608C 3Com HP AT&T SUN 08002B DEC 08005A IBM

23 Endereço físico MAC Endereço Específico Código OUI Definido pelo IEEE Definido pelo fabricante D A3 fabricante seqüencial É o endereço específico do fabricante. Cada interface possui seu endereço de forma que não existam endereços repetidos.

24 Endereço Ethernet 48 bits 6 bytes Unicast Endereço físico de uma interface de rede. Ex: AA Broadcast Recebido por todas as estações no mesmo segmento de rede. Ex: FF-FF-FF-FF-FF-FF Multicast Para enviar menssagens simultâneas à vários dispositivos de uma rede. Ex: AA xx-xx-xx

25 Controle de Acesso ao Meio O modo de transmissão em half-duplex requer que apenas uma estação transmita enquanto que todas as outras aguardam em silêncio : esta é uma característica básica de um meio físico compartilhado; O controle deste processo fica a cargo do método de acesso Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD onde qualquer estação pode transmitir quando percebe que o meio está livre.

26 Controle de Acesso ao Meio Pode ocorrer que duas ou mais estações tentem transmitir simultaneamente: nesse caso, ocorre uma colisão e os pacotes são corrompidos; Quando a colisão é detectada, a estação tenta retransmitir o pacote após um intervalo de tempo aleatório; Isto implica que o CSMA/CD pode estar em três estados: Transmitindo; Disputando; Inativo.

27 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 1. Quando uma estação quer transmitir, ela primeiro escuta o meio. 2. Se o meio estiver ocupado, a estação espera até que o meio fique desocupado. 3. Se o meio estiver livre, a estação transmite imediatamente. 4. Se duas ou mais estações sentirem ao mesmo tempo que o meio está livre, e transmitirem, haverá uma colisão dos sinais, ocasionando perdas de informação. 5. As estações, ao sentirem a colisão (a informação que está trafegando no meio não será igual a informação que elas transmitiram), encerram imediatamente a transmissão. 6. Cada estação, após a colisão, espera um tempo randômico, e tenta novamente acessar o meio. Esse tempo será muito provavelmente diferente para cada estação, reduzindo assim a possilidade de que a colisão ocorra novamente. 7. Se a espera aleatória das estações conduzir a tempos muito próximos, então uma nova colisão ocorrerrá. Nesse caso, o procedimento de espera aleatória se repete, mas dessa vez o limite superior da espera é dobrado.

28 CSMA/CD Estação Escuta o Meio Canal Desocupado? Não Aguarda um tempo aleatório Sim Transmite o quadro Houve Colisão? Sim

29 CSMA/CD As estações estão todas em paralelo uma estação que deseja transmitir verifica se não há atividade no barramento (carrier sense) e emite seu pacote quando mais de uma estação transmite ao mesmo tempo, detecta-se uma colisão, o que dá origem a uma nova tentativa após uma temporização aleatória (collision detection)

30 Especificações Elétricas Camada Física

31 Especificações Elétricas Codificação binária direta Nenhuma das versões do 802 utiliza a codificação binária direta, com 0 volts para um bit 0 e 5 volts para um bit 1, pois isso gera ambigüidades; Se uma estação enviar o string de bits , outras poderão erroneamente interpretá-lo como , pois não conseguem identificar a diferença entre um transmissor inativo (0 volts) e um bit 0 (0 volts).

32 Codificação Binária direta Manchester Manchester Diferencial

33 Especificações Elétricas Codificação Manchester O padrão IEEE especifica que o sinal é transmitido eletricamente através do meio utilizando um mecanismo de codificação Manchester; Na codificação Manchester cada bit lógico 1 é representado por uma transição do nível elétrico alto (+0,85v) para o nível elétrico baixo (-0,85v). O bit lógico 0 é representado pela transição inversa, isto é, do nível elétrico baixo (-0,85v) para o nível elétrico alto (+0,85v).

34 Especificações Elétricas Codificação Manchester A codificação Manchester apresenta a vantagem de tornar desnecessária a transmissão de um sinal de referência de relógio. Como cada bit é sempre definido por uma transição entre dois nívels, a própria transição serve como referência para amostrar o bit. A desvantagem é que como cada bit necessita de dois pulsos de relógio para ser representado, a codificação Manchester utiliza o dobro da banda que a codificação binária direta utilizaria.

35 Especificações Físicas Cabeamento 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseFP 10BaseFL 10BaseFB Taxa de transmissão: 10Mbps Banda Básica

36 Formatação do Quadro Frame Define como as unidades de protocolo da camada de enlace de dados (quadros) são estruturadas; Um quadro representa a unidade elementar de informação trocada entre as estações em nível da camada de enlace; Os endereços utilizados para identificar o destinatário e o remetente são comumente referidos como endereços MAC.

37 Preâmbulo (7 bytes): Marca o início do quadro. São sete bytes Junto com o SFD forma um padrão de sincronismo. SFD (Start of Frame Delimiter - 1 byte): Endereço MAC do destinatário (6 bytes): Neste campo é incluido o endereço MAC da placa de rede de destino. Endereço MAC de origem (6 bytes): Neste campo é informado o endereço de rede que está gerando o quadro. Comprimento (2 bytes): Indica quantos bytes estão sendo transferidos no campo de dados do quadro. Dados (mínimo 46 bytes e máximo de 1500 bytes): São os dados enviados enviados pela camada de Controle de Link Lógico (LLC). FCS (Frame Check Sequence 4 bytes): Contém informações para o controle de correção de erros (CRC).

38 Preâmbulo Preâmbulo (7 bytes): Marca o início do quadro. São sete bytes SFD (Start of Frame Delimiter) 1 byte:

39 Topologia Física Barramento

40 Topologia Física Estrela

41 Topologia Física Mista

42 Modo de Transmissão Half-duplex Tx ou Rx Tx Rx

43 Modo de Transmissão Full-duplex Tx Tx Rx Rx

44 Domínio de Colisão Refere-se a um segmento de rede no qual fica contido o tráfego do grupo de estações desse segmento, assim como todas as colisões geradas por esse grupo; Um hub Ethernet representa um único domínio de colisões; Uma ponte (bridge) pode ser usada para segmentar uma rede separando os domínios de colisões e assim, melhorar o desempenho da rede.

45 Hub ou repetidor Aumenta o domínio de colisão HUB HUB HUB A B C D E F

46 Switch ou Ponte (bridge) Segmenta a rede Switch HUB HUB A B C D E F

47 802.3u (Fast Ethernet) Padronizado pelo grupo de trabalho da IEEE 802.3u; Modificações apenas no nível físico; As subcamadas MAC e LLC definidas no não sofreram alterações; Utiliza cabo de par trançado e fibra óptica (cabo coaxial não é suportado); Utiliza a codificação 4B/5B; Engloba as opções de nível físico 100BASE-TX, 100BASE-T4 e 100BASE-FX; É compativel com a Ethernet; 100 Mbps.

48 802.3z / ab (Gigabit Ethernet) Utiliza par trançado e fibra óptica; Permite operações Half-Duplex e Full-Duplex; Utiliza o formato do quadro Ethernet 802.3; Método de acesso: CSMA/CD (Half-Duplex); Flow Control (Full-Duplex); É compativel com as tecnologias 10Base-T e 100Base- T, mas algumas mudanças foram necessárias para se suportar o modo Half-Duplex; Mbps.

49 Implementação de uma rede Ethernet/Fast Ethernet HUB 10 Mbit/s A B C 100 Mbit/s 100 Mbit/s 100 Mbit/s