Protocolos de Ligação. Redes de Computadores I 2007/2008

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1 Protocolos de Ligação Redes de Computadores I 2007/2008

2 Sumário HDLC (High Level Data Link Control) Modos de operação Definição das Tramas Verificação de erros Endereçamento Controlo Primitivas de serviço Interacção com a camada superior LAPB (Link Access Procedure Balanced) LLC (Logical Link Control) LAPD (Link Access Procedure D-Channel) Universidade do Minho 1

3 HDLC Introdução Protocolo HDLC (High-level Data Link Control) norma da ISO (ISO 3309, 4335) para uso em ligações PP e MP outros protocolos de ligação (LLC, PPP) derivam do HDLC orientado ao bit; muito usado em redes de computadores O HDLC suporta estações: primárias, secundárias e mistas (combinadas) configurações: não balanceada e balanceada (HDX e FDX) modos de operação: Normal Response Mode (NRM) (não balanceado) Asynchronous Response Mode (ARM) (não balanceado) Asynchronous Balanced Mode (ABM) (balanceado) Universidade do Minho 2

4 HDLC Modos de Operação NRM a estação primária pode iniciar a transferência de dados; a secundária apenas pode transmitir em resposta a um poll. exemplo: ligações computador-terminal/periférico ARM a estação secundária pode iniciar a transmissão sem receber qualquer solicitação da estação primária, mas a estação primária controla a ligação exemplo: ligação computador-periférico onde este necessite tomar a iniciativa (pouco usado) ABM qualquer estação pode tomar a iniciativa na transmissão exemplo: ligações computador-computador (é o mais usado) Universidade do Minho 3

5 HDLC Estrutura das Tramas Estrutura das trama HDLC utiliza transmissão síncrona as mensagens de controlo e os dados são transportadas em tramas de formato único e normalizado flag : 8 bits de padrão de alinhamento de trama: endereço: um ou mais octetos controlo: um ou dois octetos (formato normal ou extendido) dados: campo de informação de tamanho variável FCS: Frame Check Sequence (16 ou 32 bits) Flag Endereço Control DADOS FCS Flag sentido da transmissão Universidade do Minho 4

6 HDLC Estrutura das Tramas O protocolo HDLC usa a técnica de bit stuffing para obter transparência dos dados, isto é, para evitar que um possível padrão dentro da trama seja tomado como flag. É inserido um 0 após cinco 1 consecutivos O receptor retira cada 0 que suceda a cinco 1 consecutivos Exemplo se a trama contém a sequência: após bit-stuffing é transmitido: Universidade do Minho 5

7 HDLC Verificação de Erros Frame Check Sequence (FCS) É calculado sobre toda a trama, exceptuando as flags pode ser usado CRC-16 ou CRC-32 de acordo com o tamanho das tramas ou a fiabilidade da linha (Bit Error Rate, BER): CRC-16: x 16 +x 12 +x 5 +1 CRC-32: x 32 +x 26 +x 23 +x 22 +x 16 +x 12 +x 11 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x Universidade do Minho 6

8 HDLC Endereçamento 8 8n bits bits 8 ou 16 bits Variavel ' 16 ou 32 bits 8 bits Flag Endereco Control Dados FCS, Flag ~ ~ Direccao, da transmissao n O conteúdo do campo endereço varia com o modo de operação; suporta endereços de grupo ou difusão O primeiro bit indica se o octeto corrente do endereço é o último (=1) ou se lhe seguem outros (=0) Universidade do Minho 7

9 HDLC Controlo 8 8n bits bits 8 ou 16 bits Variavel ' 16 ou 32 bits 8 bits Flag Endereco Control Dados FCS, Flag ~ ~ Direccao, da transmissao ~, Trama-I: Informacao Trama-S: Supervisora ~ Trama-U: Nao-numerada N(S) P/F N(R) 1 0 S P/F N(R) 1 1 M P/F M Trama-I N(S) P/F N(R) Trama-S 1 0 S P/F N(R) ' N(S) = numero de sequencia de envio (Send) N(R) = numero ' ~ de sequencia de recepcao, (Receive) S = bits da funcao ~ Supervisora, ~ ~ M = bits da funcao, nao-numerada P/F = bit Poll/Final Universidade do Minho 8

10 HDLC Tipos de Trama Tipos de tramas (I, S, U): (I) informação - usadas para transporte de dados do utilizador (S) supervisão - usadas para controlo de fluxo e de erros (U) não-numeradas - usadas para iniciar/terminar a ligação As tramas são também classificadas como comando ou resposta Formato do campo de controlo normal para cada tipo de trama: N(S) P/F N(R) Tipo I 1 0 S P/F N(R) Tipo S 1 1 M P/F M Tipo U Universidade do Minho 9

11 HDLC Tipos de Trama Tramas de informação o campo de dados é passado de/para o nível protocolar superior N(S) número sequencial da trama corrente enviada N(R) número sequencial da próxima trama esperada receber Variáveis de estado protocolares V(S) e V(R) são mapeadas para N(S) e N(R) O campo N(R) possibilita, à estação que envia, a confirmação implícita de tramas I recebidas - confirmação em piggyback O bit P/F (Poll/Final) é usado para efectuar o poll de uma estação forçando-a a uma resposta Universidade do Minho 10

12 HDLC Tipos de Trama Tramas de supervisão RR N(R) (Receiver Ready) usadas na impossibilidade de fazer piggyback confirmação mais rápida RNR (Receiver Not Ready) indicam indisponibilidade temporária para a recepção de tramas-i REJ N(R) ou SREJ N(R) retransmissão a partir da trama N(R) ou retransmissão selectiva da trama N(R) não contêm informação do utilizador (nível superior) usadas unicamente na fase de transferência de dados, em geral são usadas como tramas resposta (ou comando quando P=1) Universidade do Minho 11

13 HDLC Tipos de Trama Tramas não-numeradas SABM ou SABME (set asynchronous balanced mode/extended) inicia a ligação lógica e estabelece o modo de operação DISC termina a ligação lógica UA (Unnumbered Ack) confirma o estabelecimento ou terminação da ligação DM (Disconnect Mode) trama resposta quando a ligação lógica esta desligada CMDR/FRMR (Command/Frame Reject) se ocorre um erro não recuperável - força a reinicialização Universidade do Minho 12

14 HDLC Codificação do Campo de Controlo Universidade do Minho 13

15 HDLC Exemplos de Operação T1 a) Estabelecimento e terminação da ligação b) Transferência de dados em duplex c) Estado estação A ocupada Universidade do Minho 14

16 HDLC Exemplos de Operação T3 d) Recuperação de Reject e) Recuperação de Timeout Universidade do Minho 15 [DCC,Stallings99]

17 HDLC Primitivas de Serviço O serviço de ligação prestado à camada protocolar superior é feito por funções designadas primitivas de serviço (request, confirm e indication) Camada superior Camada superior L_CONNECT.confirm L_DATA.indication L_DISCONNECT.confirm L_CONNECT.request L_DATA.request L_DISCONNECT.request L_CONNECT.indication L_DATA.indication L_DISCONNECT.indication L_DATA.request camada HDLC camada fisica SABM, SNRM, UA, DISC, DM, FRMR, I, RR, RNR, REJ, SREJ camada HDLC camada fisica Universidade do Minho 16 [DCC,Stallings99]

18 HDLC Interacção com a camada superior DCE (Primaria) Camada superior L_CONNECT.request(E) L_CONNECT.confirm(E) L_DATA.request(dados) L_DATA.request(dados) L_DISCONNECT.request(E) L_DISCONNECT.confirm(E) '... HDLC SABM(A) I(0,0) I(1,0)... DISC(A) UA(A) RR(1) UA(A) DTE (Secundaria) Camada superior L_CONNECT.indication L_DATA.indication(dados) L_DATA.indication(dados) L_DISCONNECT.indication ' Universidade do Minho 17 [DCC,Stallings99]

19 HDLC Especificação usando uma máquina de estados finita REJ enviado DISC enviado L_DISC.request, DISC RR N(S) inválido, REJ UA trama-i Est ocupada, RNR Estação ocupada DISC, UA Desligada Ligada (Transferência de dados) Est nãoocupada, RR SABM, UA RR L_CONNECT.request SABM RR( F=1) RNR, RR Est. remota ocupada UA trama-i, RR SABM enviado Timer expira, RR( P=1) Aguarda ACK C o n tro l d a lig a ç ã o T ra n s fe rê n c ia d e d a d o s Universidade do Minho 18 [DCC,Stallings99]

20 HDLC Parâmetros T1: Timeout(FrameACK) tempo máximo de espera por um ACK antes de retransmitir a trama T2: Timeout(ResponseTime) tempo de espera entre a recepção de uma trama-i e o envio do ACK (RR,RNR,REJ) T3: Timeout(CHECKTime) tempo máximo de inactividade antes de enviar um poll para testar a ligação T4: Timeout(DisconnectTime), tempo máximo de inactividade antes de terminar automaticamente a ligação N1: comprimento máximo das tramas N2: número máximo de retransmissões de uma trama K: abertura da janela de controlo de fluxo Universidade do Minho 19

21 LAPB LAPB: Link Access Procedure, Balanced subconjunto do HDLC operando em modo ABM usado em links PP de acesso a redes alargadas (WAN): o lado da rede é o DCE e o lado do assinante é o DTE tanto o DCE como o DTE são estações mistas podendo actuar como primárias ou como secundárias no estabelecimento de uma ligação lógica. As tramas utilizadas são: Tipo trama Comandos Respostas Informação I Supervisora RR RR RNR RNR REJ REJ Não-numerada SABM UA DISC DM FRMR Universidade do Minho 20

22 LAPB utilização do bit P/F numa trama de comando o bit P/F é P=1 0 indicando se é exigida uma resposta ou não numa trama de resposta o bit P/F é F=1 0 indicando se é uma resposta a um comando com P=1 ou não uma trama de resposta com F=1 é a resposta a uma trama de comando transmitida com P=1 Trama de comando enviada com P=1 SABM/SABME I RR, REJ, RNR DISC Trama de resposta devolvida com F=1 UA, DM RR, REJ, RNR, FRMR RR, REJ, RNR, FRMR UA, DM Universidade do Minho 21

23 LAPB endereços convencionados numa ligação PP o DTE tem endereço A e o DCE tem endereço B nas tramas de comando o endereço é o da estação de destino nas tramas de resposta o endereço é o da própria estação Direcção Comandos Respostas DTE DCE 0x01 (B) 0x03 (A) DCE DTE 0x03 (A) 0x01 (B) DCE (B) Primária comando (A) resposta (A) comando (B) Secundária DTE (A) Secundária resposta (B) Primária Universidade do Minho 22

24 Protocolos de Ligação Exercício Observe a figura Identifique: as várias fases da ligação o tipo das estações P e Z o protocolo usado O que significa o bit P e o bit F? Qual poderá ser o tamanho de janela usado de P para Z? Qual será a numeração de controlo da próxima trama a enviar de P para Z (N(S) e N(R))? Porque terá a estação P repetido a transmissão da trama com o número de sequência 4? Universidade do Minho 23

25 LLC (Logical Link Control) Logical Link Control (LLC) normalizado pelo IEEE 802.2, semelhante ao HDLC mas formato do LLC- PDU é distinto do HDLC-PDU porque é usado para efectuar uma ligação lógica servida por uma camada MAC (medium access layer), ié, o LLC opera sobre um nível MAC, por exemplo IEEE a detecção de erros é efectuada no nível MAC (CRC-32) opera com estações mistas usa 2 endereços: emissor e receptor designados por: Destination-Link Service Access Points (D-LSAP) e Source- Link Service Access Point (S-LSAP) Universidade do Minho 24

26 LLC (Logical Link Control) ou 2 octeto octeto octetos Endereco, D-LSAP Endereco, S-LSAP Control 8*n bits Dados ~, PDU-I: Informacao PDU-S: Supervisor ~ PDU-U: Nao-numerado N(S) P/F N(R) 1 0 S P/F N(R) 1 1 M P/F M PDU-I N(S) P/F N(R) PDU-S 1 0 S P/F N(R) ' N(S) = numero de sequencia de envio (Send) N(R) = numero ' ~ de sequencia de recepcao, (Receive) S = bits da funcao ~ Supervisora, M = bits da funcao, Modificadora P/F = bit Poll/Final ~ a) Formatos do campo de control (normal e extendido) Formatos do campo de controlo (normal e estendido) Universidade do Minho 25

27 LLC (Logical Link Control) Endereco, Endereco, D-LSAP S-LSAP I/G = 0 D-LSAP individual 1 D-LSAP de grupo C/R = 0 Comando 1 Resposta b) Formato dos campos de endereco Formatos dos campos de endereço (destination e source), Universidade do Minho 26

28 LAPD (Logical Link Access Procedure D-Channel) LAPD: Link Access Procedure, D-Channel um acesso básico RDIS usa 2 canais B de 64 Kbps para transmissão de dados 1 canal D de 16 Kbps para controlo da ligação no canal D opera o LAPD o LAPD é um subconjunto do LAPB é o protocolo nível 2 da pilha RDIS (ITU-T Q.920/921) usa sempre 7 bits para sequenciação (e não 3 bits) usa endereços de 16 bits (contém sub-endereços) os endereços são números da rede telefónica o sub-endereço destina-se à rede privativa do assinante Universidade do Minho 27

29 Outros protocolos de ligação: Frame Relay Frame Relay usado em redes de comutação de pacotes para débitos elevados protocolo de ligação que veio substituir o X.25 usa o Link Access Procedure for Frame-Mode Bearer Services (LAPF) ABM; sequenciação com 7-bits e CRC com 16 bits endereçamento com 2, 3 ou 4 octetos Data Link Connection Identifier (DLCI) Universidade do Minho 28