Computadores Digitais 2 Linguagens de Programação DEL-Poli/UFRJ Prof. Miguel Campista
ATENÇÃO Esta apresentação foi retirada e adaptada dos seguintes trabalhos: Notas de aula do Prof. Miguel Campista da UFRJ http://www.gta.ufrj.br/~miguel/redes1.html Notas de aula do Prof. Igor Monteiro Moraes da UFF http://www2.ic.uff.br/~igor/cursos/redesi Notas de aula do livro Jim Kurose e Keith Ross, Redes de Computadores e a Internet Uma abordagem Top- Down", 6ª Edição, Editora Pearson, 2013 Notas de aula do Prof. Marcelo Rubinstein, disponíveis em http://www.lee.eng.uerj.br/~rubi
Tópicos Camada de Enlace Rede x enlace Serviços da camada de enlace Estudo de Caso: Controle de Acesso ao Meio para redes WiFi (IEEE 802.11) Endereçamento Elementos de interconexão
Parte 2 Comunicação em Redes de Computadores Camada de Enlace
Camada de Enlace
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores Transporta segmentos da estação remetente à receptora
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores Transmissor No lado transmissor, encapsula segmentos dentro de datagramas
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores Receptor No lado receptor, entrega os segmentos para a camada de transporte
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores roteadores Roteadores examinam campos de cabeçalho de todos os datagramas IP que passam por eles e decidem o próximo salto a ser seguido
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores interconexão
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores Cada enlace pode ter um protocolo diferente e cada protocolo pode ser utilizado em um enlace com características totalmente diferentes (p.ex. um enlace é cabeado e outro é sem-fio)
Rede X Enlace Protocolos da camada de rede Executados nos sistemas finais e nos roteadores Serviço salto-a-salto, em contraste com o serviço fim-a-fim
Transmissão de Dados pelos fonte Enlaces destino Fonte: Kurose
Camada de Rede Responsável por: Determinar o melhor caminho para o envio dos pacotes É função dos protocolos de roteamento Encaminhar os pacotes até o destino É função do protocolo IP Interconectar redes de diferentes tecnologias É função do protocolo IP
Camada de Rede Responsável por: Determinar o melhor caminho para o envio dos pacotes É função dos protocolos de roteamento Encaminhar os pacotes até o destino É função do protocolo IP Interconectar redes de diferentes tecnologias É função do protocolo IP Um caminho é composto por um ou mais enlaces (links) Como os dados são transmitidos em cada enlace?
Camada de Enlace Presta serviço para a camada de rede Serviço básico: Prover comunicação eficiente e confiável de unidades de informação entre dois nós adjacentes Unidade de informação: Pacote de camada de enlace, também chamado de quadro (frame) Quadros encapsulam datagramas da camada de rede Nós adjacentes: Nós conectados fisicamente por um canal de comunicação, também chamado de enlace Enlace entrega bits ao destinatário na mesma ordem de envio Envelope datagrama Quadro
Camada de Enlace Usa serviços prestados pela camada física Serviço necessário para envio e recebimento de bits pelo canal de comunicação
Camada de Enlace Além do serviço básico... Enquadramento (framing) Entrega confiável Controle de fluxo Detecção e correção de erros Transmissão half-duplex ou full-duplex Controle de acesso ao meio Protocolos de camada de enlace são responsáveis por oferecer tais serviços!
Camada de Enlace Para oferecer serviços, os protocolos devem considerar... Tipos diferentes de canais de comunicação: Canal ponto-a-ponto Uma estação em cada extremidade Requer controle simples de acesso» Ex.: Rede Ethernet comutada Canal de difusão (broadcast) Várias estações conectadas ao mesmo canal Requer controle de acesso ao meio para coordenar as transmissões» Ex. rede sem-fio
Camada de Enlace Para oferecer serviços, os protocolos devem considerar... Tipos diferentes de canais de comunicação: Canal ponto-a-ponto Uma estação em cada extremidade Requer controle simples de acesso Canal de difusão (broadcast) Várias estações conectadas ao mesmo canal Requer controle de acesso ao meio para coordenar as transmissões
Camada de Enlace Dependendo dos serviços e do tipo de canal... Protocolo deve realizar o gerenciamento de quadros Constitui uma tarefa importante para o serviço prestado para a camada de rede Cada quadro possui um cabeçalho, um campo de carga útil (datagrama) e um marcador de final
Protocolos de Camada de Enlace Transportam datagramas salto-a-salto em um enlace individual Devem definir quais os serviços são oferecidos à camada de rede, levando em conta: Tipo de canal de comunicação Ponto-a-ponto ou difusão Gerenciamento de quadros Formato dos quadros
Serviços da Camada de Enlace
Serviços da Camada de Enlace Enquadramento Delimita onde começa e onde termina um quadro Encapsula um datagrama em um quadro Adiciona cabeçalho e fim de quadro (trailer) Entrega confiável entre nós adjacentes Similar aos mecanismos da camada de transporte Pouco usada em canais com baixas taxas de erro Ex.: fibra óptica, alguns tipos de pares trançados, etc. Necessária em canais com altas taxas de erro Ex.: canais sem-fio
Serviços da Camada de Enlace Controle de fluxo Compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros entre remetentes e receptores Detecção de erros Erros são causados por atenuação do sinal e por ruído Receptor detecta presença de erros Sinaliza ao remetente a retransmissão ou descarta o quadro Correção de erros Permite que o receptor localize e corrija o(s) erro(s) sem precisar da retransmissão
Serviços da Camada de Enlace Half-duplex e full-duplex Com half-duplex um nó não pode transmitir e receber pacotes ao mesmo tempo Com full-duplex um nó pode transmitir e receber pacotes ao mesmo tempo Controle de acesso ao meio Implementa o controle de acesso ao canal se meio for compartilhado Endereços físicos (MAC) são usados nos cabeçalhos dos quadros para identificar origem e destino de quadros em enlaces multiponto Endereços diferentes do endereço IP
Serviços da Camada de Enlace Funções similares: enlace e transporte Para que confiabilidade nas duas camadas? Para que controle de fluxo nas duas camadas? Camada de transporte: fim-a-fim X Camada de enlace: salto-a-salto
Controle de Erros Como garantir que os quadros enviados foram recebidos ordenadamente? Mais comum é dar ao transmissor alguma realimentação sobre o que está se passando do outro lado Reconhecimentos positivos e negativos Além disso, usam-se temporizadores Espera pela confirmação durante um tempo Números de sequência também são usados Várias cópias do mesmo quadro podem ser recebidas Ex.: Reconhecimentos perdidos
Detecção e Correção de Erros Ocorrem no nível de bits Erros de transmissão frequentes Loops locais e enlaces sem fio Erros tendem a ocorrer em rajadas Vantagem: Podem danificar poucos quadros Desvantagem: Dificultam a correção dos erros Usam informações redundantes Para detectar e corrigir erros
Detecção e Correção de Erros EDC: bits de Detecção e Correção de Erros (redundância) D : dados protegidos por verificação de erros, podem incluir alguns campos do cabeçalho Quanto maior o campo EDC melhor será a capacidade de detecção e correção de erros
Detecção e Correção de Erros Desafio: Determinar se D é igual ou não a D, dado D e EDC EDC: bits de Detecção e Correção de Erros (redundância) D : dados protegidos por verificação de erros, podem incluir alguns campos do cabeçalho Quanto maior o campo EDC melhor será a capacidade de detecção e correção de erros
Detecção e Correção de Erros Códigos de detecção de erros Bons para enlaces confiáveis Retransmissão mais confiável Ex.: enlaces de fibra Códigos de correção de erros Bons para enlaces pouco confiáveis Retransmissão pode ainda conter erros Ex.: enlaces sem-fio
Exemplo de Detecção: Verificação de Paridade Código simples de detecção de erros Exemplo bem simples, apenas ilustrativo Bit de paridade acrescentado aos dados Escolhido de forma que o número de 1 s da palavra de código seja par ou ímpar Exemplo 1011010 enviado com paridade par 10110100 1011010 enviado com paridade ímpar 10110101
Controle de Acesso ao Meio Se duas estações compartilham um meio (p.ex. cabo coaxial) tem que existir alguma forma de controlar o acesso meio Tipos de Controle Protocolos de Divisão do Canal Protocolos de Acesso Aleatório
Protocolos de Divisão do Canal Acesso ao meio é dividido entre as estações Não podem ocorrer colisões Estação compartilha a taxa do canal com outras estações Exemplos: TDMA FDMA CDMA
Protocolos de Acesso Aleatório Quando um nó tiver um quadro a transmitir... Tenta transmitir à taxa máxima do canal sem nenhuma coordenação a priori entre os nós Entretanto, se dois ou mais nós transmitirem ao mesmo tempo: Há uma colisão! Acesso ao meio é realizado de forma não determinística Nesse cenário, o protocolo de acesso aleatório especifica: Como detectar colisões e como se recuperar delas Através de retransmissões retardadas, por exemplo
Protocolos de Acesso Aleatório Aloha Slotted Aloha CSMA persistente CSMA não persistente CSMA p-persistente CSMA/CD CSMA/CA Outros Muitos protocolos diferentes para cada tipo de enlace. Nesse curso focaremos apenas no CSMA/CA, utilizado para redes sem fio.
Estudo de Caso: Controle de Acesso ao Meio para redes WiFi (IEEE 802.11)
Modelo IEEE 802 Padronização de redes locais e metropolitanas Usada em várias tecnologias Arquitetura baseada no modelo OSI Subcamada de enlace lógico (LLC) Provê serviços de comunicação de quadro Controle de fluxo Controle de erros
Modelo IEEE 802 Arquitetura baseada no modelo OSI (cont.) Subcamada de controle de acesso ao meio (MAC) Controle do acesso a um meio compartilhado Enquadramento Endereçamento Detecção de erros Camada física Provê serviços de transmissão e recepção de bits Interfaces elétricas e mecânicas Características de sincronização Especificação do meio de transmissão
Modelo IEEE 802 Vs. Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física LLC MAC Física Modelo OSI Modelo 802
Modelo IEEE 802 Subcamada de acesso ao meio e a camada física Determinam uma tecnologia de rede pessoal, local ou metropolitana IEEE 802.3: Rede local cabeada Existem pequenas diferenças entre o Ethernet e o IEEE 802.3 IEEE 802.11: rede local sem fio (Wi-Fi) IEEE 802.15: Bluethooth IEEE 802.15: WiMax
Modelo IEEE 802 Subcamada de Enlace Lógico Oculta as diferenças entre os tipos de redes 802 Fornece um formato único e uma única interface pra camada de rede Modelo 802 Rede LLC MAC Física
Modelo IEEE 802 Padrões IEEE 802 (fonte: Tanenbaum)
Padrão IEEE 802.11 Diferentes camada físicas LLC MAC Subcamada de enlace lógico (LLC) Subcamada de acesso ao meio (MAC) PHY 802.11 2 Mb/s ISM (2,4 GHz) 802.11b 11 Mb/s ISM (2,4 GHz) 802.11a 54 Mb/s ISM (5,8 GHz) 802.11g 54 Mb/s ISM (2,4 GHz) 802.11n 600 Mb/s ISM (2,4 ou 5,8GHz)
IEEE 802.11 no Modo Infraestruturado Estações sem-fio se comunicam com a estação-base Estação-base = ponto de acesso (AP) Exemplo: ponto de acesso wifi que usamos em casa AP 1 Internet hub, comutador or roteador AP 2
IEEE 802.11: Camada MAC Acesso múltiplo Estações associadas aos pontos de acesso podem querer transmitir seus quadros no mesmo instante em um mesmo canal
IEEE 802.11: Camada MAC Acesso múltiplo Estações associadas aos pontos de acesso podem querer transmitir seus quadros no mesmo instante em um mesmo canal Ocorrerão colisões e quadros serão corrompidos
IEEE 802.11: Camada MAC Acesso múltiplo Estações associadas aos pontos de acesso podem querer transmitir seus quadros no mesmo instante em um mesmo canal Como coordená-las?
Detecção de Colisões Em redes cabeadas (p.ex. antigos padrões do Ethernet) é possível detectar as colisões CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Estação que quer transmitir um quadro ouve o meio Após o envio, ela escuta o meio durante toda a transmissão para detectar colisões Assim que detecta a colisão, a estação cancela a transmissão Posteriormente, estação reenvia o quadro A colisão B
Detecção de Colisões Em redes cabeadas (p.ex. antigos padrões do Ethernet) é possível detectar as colisões CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Estação que quer transmitir um quadro ouve o meio Após o envio, ela escuta o meio durante toda a transmissão para detectar colisões Assim que detecta a colisão, a estação cancela a transmissão Posteriormente, estação reenvia o quadro A colisão B
IEEE 802.11: Camada MAC A B Potência do sinal de A Potência do sinal de B Adaptado dos slides do Prof. Kurose distância
IEEE 802.11: Camada MAC Para detectar colisões É necessário enviar e receber um sinal ao mesmo tempo Potência do sinal transmitido >> potência do sinal recebido Consequência do desvanecimento do sinal Alto custo para desenvolver um hardware capaz de detectar uma colisão nesse cenário A B Potência do sinal de A Potência do sinal de B Adaptado dos slides do Prof. Kurose distância
IEEE 802.11: Camada MAC Mesmo com uma interface de rede capaz de transmitir e receber ao mesmo tempo É possível que colisões não sejam detectadas Por quê?
IEEE 802.11: Camada MAC Mesmo com uma interface de rede capaz de transmitir e receber ao mesmo tempo É possível que colisões não sejam detectadas Por quê? Terminal escondido Adaptado dos slides do Prof. Kurose
IEEE 802.11: Camada MAC Mesmo com uma interface de rede capaz de transmitir e receber ao mesmo tempo É possível que colisões não sejam detectadas Por quê? Terminal escondido
Modo Básico do CSMA/CA Objetivo: Evitar Colisões Estação escuta o meio antes de transmitir Estação espera para enviar mesmo se o meio ficar livre Mas colisões ainda podem ocorrer, como resolver?
Modo Básico do CSMA/CA Objetivo: Evitar Colisões Estação escuta o meio antes de transmitir Estação espera para enviar mesmo se o meio ficar livre Mas colisões ainda podem ocorrer, como resolver? Verificação do sucesso da transmissão de um quadro ACK (Acknowledgment Reconhecimento) Não detecta a colisão mas remedia o problema Útil também para reenviar quadros que sofreram erros de bits
Modo Básico do CSMA/CA Transmissor escuta o meio 1. Se o canal está desocupado em um intervalo DIFS (Distributed InterFrame Space) Transmite todo o quadro e espera ACK 2. Se escuta o meio e ele está ocupado, então Espera um tempo aleatório Transmite e espera um ACK Se não recebe o ACK, espera um tempo aleatório maior (em média) que o anterior e repete o passo 2 transmissor DIFS dados ACK receptor SIFS
Modo Básico do CSMA/CA Receptor 1. Ao receber o quadro Aplica um código detector de erros CRC (Cyclic Redundancy Check) Se o quadro não contiver erros, envia ACK após SIFS (Short InterFrame Space) SIFS é menor que DIFS transmissor DIFS dados ACK receptor SIFS
Modo Básico do CSMA/CA Receptor 1. Ao receber o quadro Aplica um código detector de erros CRC (Cyclic Redundancy Check) Se o quadro não contiver erros, envia ACK após SIFS (Short InterFrame Space) SIFS é menor que DIFS Evita que uma terceira estação capture o meio antes do envio do ACK transmissor DIFS dados ACK receptor SIFS
Modo Básico do CSMA/CA Por que utiliza-se tempo aleatório (backoff) entre transmissões sucessivas de quadros?
Modo Básico do CSMA/CA Por que utiliza-se tempo aleatório (backoff) entre transmissões sucessivas de quadros? Para evitar colisões Evita também a captura do meio Estações esperam o fim da Transmissão atual Após o fim, todas enviam e colidem
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Uso da variável CW (Contention Window) Estação deseja enviar, mas encontra o meio ocupado 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Escolhe-se um número aleatório de slots entre 0 e CW associado a um temporizador de backoff 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Meio livre por mais de DIFS, decrementa-se o temporizador a cada tempo de slot (parâmetro) 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Meio livre por mais de DIFS, decrementa-se o temporizador a cada tempo de slot (parâmetro) 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Temporizador permanece estacionário caso haja uma transmissão 0 CW
DCF Modo Básico: CSMA/CA Backoff Após o canal estar ocioso por mais de DIFS, decrementase o temporizador até chegar a zero 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Após o canal estar ocioso por mais de DIFS, decrementase o temporizador até chegar a zero 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Backoff Estação transmite 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Comportamento em caso de colisão Estação transmite e espera um ACK 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Comportamento em caso de colisão O quadro enviado pode colidir, e o ACK não será recebido 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Comportamento em caso de colisão Dobra-se o tamanho de CW e realiza-se backoff Até CW max 0 CW
Modo Básico do CSMA/CA Comportamento em caso de colisão Em média, quanto maior CW mais tempo a estação ficará em backoff 0 CW Para que serve esse aumento de CW??
Modo Básico do CSMA/CA Comportamento em caso de colisão Em média, quanto maior CW mais tempo a estação ficará em backoff 0 CW
Lógica de transmissão do IEEE 802.11 (após a primeira tentativa de envio) O primeiro quadro é transmitido logo após DIFS 77
Lógica de transmissão do IEEE 802.11 (após a primeira tentativa de envio) Quadro é descartado após um número máximo de tentativas de transmissão 78
Implementação da Camada de Enlace
Implementação A camada de enlace é implementada por cada um dos nós da rede Cada um pode implementar uma tecnologia É implementada no adaptador (Network Interface Card - NIC) Exs: placa Ethernet e placa 802.11 Também implementa a camada física Está conectado ao barramento de sistema do nó Ou integrada na placa mãe É uma combinação de hardware, software e firmware
Implementação Diagrama de blocos da estação aplicação transporte rede enlace CPU memória enlace física controlador Transmissão física barramento da estação (ex., PCI) placa de rede
Comunicação entre Adaptadores datagrama datagrama Controladora Controlador Controlador transmissor quadro datagrama receptor Lado transmissor Encapsula o datagrama em um quadro Adiciona bits de verificação de erro, transferência confiável de dados, controle de fluxo, etc. Lado receptor Verifica erros, transporte confiável, controle de fluxo, etc. Extrai o datagrama, passao para o nó receptor
Endereçamento
Endereços MAC Endereço IP de 32 bits Endereços da camada de rede Usado para levar o datagrama à sub-rede IP destino Ex: 152.92.145.25 Endereço MAC (ou LAN, ou físico, ou Ethernet) Leva o datagrama de uma interface até outra interface conectada fisicamente (na mesma rede) Possui 48 bits (para a maioria das redes) Representados por 12 dígitos hexadecimais agrupados 2 a 2 (Ex.: 1A:2F:BB:76:09:AD) Gravado na ROM do adaptador ou configurado por software
Endereços MAC Cada adaptador na LAN possui um endereço MAC único 1A:2F:BB:76:09:AD Endereço de Broadcast = FF-FF-FF-FF-FF-FF 71:65:F7:2B:08:53 LAN (cabeada ou sem fio) 58:23:D7:FA:20:B0 = adaptador 0C:C4:11:6F:E3:98
Endereços MAC Alocação de endereços MAC gerenciada pelo IEEE Um fabricante compra uma parte do espaço de endereços Garantia de unicidade Analogia: Endereço MAC Como número do CPF Endereço IP Como endereço postal (CEP)
Endereços MAC Endereço MAC tem estrutura linear Portabilidade É possível mover um cartão LAN de uma LAN para outra Endereço IP hierárquico NÃO é portátil Depende da sub-rede IP à qual o nó está conectado
Endereços MAC Endereço MAC tem estrutura linear Portabilidade É possível mover um cartão LAN de uma LAN para outra Endereço IP hierárquico NÃO é portátil Depende da sub-rede IP à qual o nó está conectado Uma Máquina na rede é conhecida pelo seu endereço IP, mas em cada enlace é necessário conhecer o MAC do destino. Utiliza-se um protocolo para mapear IP em MAC chamado ARP, a ser estudado na aula sobre a camada de rede.
Elementos de Interconexão
Repetidor Nível físico Tem um número pequeno de interfaces Tarefas executadas: Recebe Conforma (recupera a forma do sinal original) Amplifica Retransmite os bits de uma interface para todas as outras
Hub Nível físico É um repetidor Repete os bits de uma porta para todas as outras Análogo a um benjamim
Hub Nível físico É um repetidor Repete os bits de uma porta para todas as outras Análogo a um benjamim Segmentos da rede formam um único domínio de colisão Domínio de colisão é uma única rede com CSMA/CD (isto é, protocolo de acesso ao meio do Ethernet) na qual haverá colisão se duas estações da rede transmitirem ao mesmo tempo
Hub Funcionamento Quadro enviado é replicado em todas as interfaces
Hub Funcionamento Não há inteligência alguma no equipamento Atua como se os cabos de cada terminal estivessem ligados entre si
Ponte (bridge) Nível de enlace Tem um pequeno número de interfaces Usam o endereço MAC de destino para encaminhar e filtrar quadros Cada segmento de rede é um domínio de colisão separado Pode conectar segmentos diferentes de rede, mesmo que cada uma opere a uma taxa diferente
Ponte (bridge) Funcionamento Se o endereço de destino está na tabela e a interface é a mesma de onde veio, descarta A B C Hub Bridge Hub D E F
Ponte (bridge) Funcionamento Se o endereço de destino é de outra rede, repassa para e interface correspondente Ex: Envio de A para E A B C Hub Bridge Hub D E F
Ponte (bridge) Conceitos Filtragem Capacidade da ponte decidir se um quadro será repassado para alguma interface ou descartado Repasse Capacidade de determinar as interfaces para as quais um quadro deve ser repassado e fazê-lo
Ponte (bridge) Possui a característica de aprendizagem automática Construção automática da tabela de comutação Cada quadro que passa pela ponte é examinado e são colocados na tabela o endereço fonte, a interface de onde veio o quadro e o tempo do registro na tabela Registros expiram Ex.: Pode-se trocar uma estação de lugar
Comutador (switch) Nível enlace Pontes de alto desempenho e múltiplas interfaces Tem um maior número de interfaces que os repetidores e as pontes Atualmente a maioria é utilizada para acesso dedicado Uma única estação por domínio de colisão
Comutador (switch) Usam o endereço MAC de destino para encaminhar e filtrar quadros Cada segmento de rede é um domínio de colisão separado Pode conectar segmentos diferentes de rede, mesmo que cada uma opere a uma taxa diferente
Comutador (switch) Pode trabalhar em full-duplex Comutação de quadros Quadro sempre é expedido pela mesma saída, decidida uma vez por todas quando da aceitação de trocar dados
Elementos de Interconexão Hub, ponte e comutador (fonte: Tanenbaum)
Comutador: Múltiplas Transmissões Simultâneas Estações têm conexão direta e dedicada para o comutador C A B Os comutadores armazenam quadros 6 1 2 3 5 4 C B A Comutador com seis interfaces (1, 2, 3, 4, 5, 6)
Comutador: Múltiplas Transmissões Simultâneas O protocolo Ethernet é usado em cada enlace de entrada, mas não há colisões: full duplex Cada enlace é o seu próprio domínio de colisão Comutação: A-para-A e B-para-B simultaneamente, sem colisões Isto não é possível com hubs C B 6 5 A 1 2 3 4 A B C Comutador com seis interfaces (1, 2, 3, 4, 5, 6)
Comutador: Tabela de Comutação Como é que o comutador sabe que A é alcançável através da interface 4, e que B é alcançável a partir da interface 5? Cada comutador possui uma tabela de comutação, cada entrada contém: (endereço MAC da estação, interface para alcançar a estação, carimbo de tempo) C B 6 5 A 1 2 3 4 A B C Comutador com seis interfaces (1, 2, 3, 4, 5, 6)
Comutador: Tabela de Comutação Como são criadas e mantidas as entradas na tabela de comutação? C A B 6 5 1 2 3 4 C B A Comutador com seis interfaces (1, 2, 3, 4, 5, 6)
Comutador: autoaprendizagem Comutador aprende quais estações podem ser alcançados através de quais interfaces Quando um quadro é recebido, o comutador aprende a localização do transmissor: segmento LAN de entrada registra o par transmissor/localização na tabela de comutação Tabela de comutação (inicialmente vazia) C B 6 5 A 1 2 3 4 A A A Origem: A Dest: A B end MAC interface TTL A 1 60 C
Filtragem e Encaminhamento Quando um comutador recebe um quadro: registra o enlace associado com a estação transmissora indexa a tabela de comutação usando o endereço MAC do destino if entrada encontrada para o destino then{ } if dest estiver no segmento de onde veio o quadro then descarta o quadro else repassa o quadro na interface indicada else usa inundação Repassa o quadro para todas as demais interfaces exceto aquela em que o quadro foi recebido
Autoaprendizagem Origem: A Dest: A A A A Destino do quadro desconhecido: inundação Local do destino A conhecido: transmissão seletiva C A A 6 A A 5 1 2 3 4 A A B A B C end MAC interface TTL A 1 60 A 4 60 Tabela de comutação (inicialmente vazia)
Interconectando comutadores Comutadores podem ser interconectados S 4 A B S 1 C S 2 D E F G S 3 H I Envio de quadros de A para G Como S1 saberá que deverá encaminhar o quadro utilizando os roteadores S4 e S3?
Interconectando comutadores Comutadores podem ser interconectados S 4 A B S 1 C S 2 D E F G S 3 H I Envio de quadros de A para G Como S1 saberá que deverá encaminhar o quadro utilizando os roteadores S4 e S3? Utilizando a autoaprendizagem Diga o passo a passo do funcionamento do comutador no envio de A para G
Rede Institucional/Corporativa Para uma rede externa roteador Servidor de e-mail Servidor Web IP subnet
Roteador Nível de rede Roteamento de pacote Endereço do destinatário Escolha da melhor saída no momento da decisão
Comutadores x Roteadores Ambos são dispositivos do tipo armazena-e-repassa Roteadores dispositivos da camada de rede Examinam os cabeçalhos dessa camada Comutadores dispositivos da camada de enlace Roteadores Mantêm tabelas de roteamento, implementam algoritmos de roteamento Comutadores Mantêm tabelas de comutação, implementam filtragem, algoritmos de aprendizagem
Comutadores x Roteadores
Elementos de Interconexão Elementos (fonte: Tanenbaum)
Encaminhamento X Roteamento Roteamento Decisão de qual caminho seguir Encaminhamento Busca do caminho depois da decisão tomada
Encaminhamento X Roteamento Algoritmo de roteamento Decide em qual enlace de saída um pacote deve ser transmitido Constrói a tabela de roteamento Contém o mapeamento entre os endereços de rede e estações e as portas de saída do roteador Algoritmo de encaminhamento Faz a busca de qual porta de saída está associada a um endereço
Encaminhamento X Roteamento Comutadores Mais rápidos Menos custosos Não usam endereçamento hierárquico Roteadores Mais lentos Mais custosos Usam endereçamento hierárquico
Leitura Recomendada Capítulo 3 do Livro Andrew S. Tanenbaum, David J. Wheterall, "Redes de Computadores", 5ª Edição, Editora Pearson, 2011 Seção 3.1 Capítulo 4 do Livro Andrew S. Tanenbaum, David J. Wheterall, "Redes de Computadores", 5ª Edição, Editora Pearson, 2011 Seção 4.1 Seção 4.2 Exceto 4.2.3 e 4.2.4 Seções 4.4.1 e 4.4.3 Seção 4.8