Camada enlace

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    20-Jun-2015

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<ul><li> 1. Sumrio Subcamada de Acesso aoAlocao de canais Meio Protocolos de mltiplo acessoRedes EthernetLANs sem fioRedes sem fio banda largaBluetoothComutao na camada de enlaceCamada de Enlace Camada de EnlaceAs funes que podem ser atribudas aosNo modelo OSI no foi previsto protocolos da camada de enlace so inicialmente a utilizao de meios Enquadramentofsicos compartilhados (redes de Controle de Errosdifuso ou broadcast) Controle de fluxoA soluo foi adicionar uma subcamada Com exceo do enquadramento, todas a Camada de Controle de Acesso ao essas outras funes esto presentes emMeio (MAC) protocolos de camadas superiores A subcamada MAC responsvel pelaarbitragem do meioAlocao de Canais Alocao de Canais Alocao esttica de canaisAlocao dinmica FDM tradicionalmente A estao que est transmitindo utiliza Espectro dividido em N partestoda a bandaR/N para cada ProblemasO modelo consiste em N estaesImpossibilidade de usar o servio se mais que Nindependentesusurios pretendem faz-loO canal nicoSubutilizao para um nmero menor que NTrfego ocorre geralmente em rajadas em redes dePodem ocorrer colises (transmissocomputadoressimultnea) No adequada para redes locais Estaes podem detectar colises1 </li></ul> <p> 2. Alocao de Canais Protocolos de Mltiplo AcessoAlocao dinmicaALOHAA transmisso pode ocorrer em tempo Protocolos CSMA (Carrier Sensecontnuo ou segmentado (slotted)Multiple Access) No tempo segmentado h um relgio mestre que sincroniza todas as estaes Protocolos livres de colisoDeteco de portadora (carrier sense) Protocolos de disputa limitada Se houver, a estao capaz de determinar Protocolos para LANs sem fio se o meio de transmisso est sendo usado no momento ALOHA Puro ALOHA PuroUsurios transmitem sempre que possuem dados Um transmissor pode detectar colises Retransmisso ocorre aps um perodo de tempo aleatrio ProblemasBaixa eficincia (18% dos quadros sotransmitidos corretamente no melhor caso) Quadros so transmitidos em instantesde tempo arbitrrios ALOHA Puro Slotted ALOHA Necessidade de melhorar odesempenho de um sistema ALOHAEstaes s podem transmitir eminstantes de tempo especficosNecessrio um relgio mestreDesempenho o dobro do ALOHApuro (37%) Perodo de vulnerabilidade para o quadro sombreado 2 3. ALOHA Protocolos CSMA A deteco de transmisses em andamentopermite melhorar o desempenho em relaoaos sistemas ALOHAEstaes s transmitem se o meio parecer livreTiposCSMA 1-persistenteCSMA no persistenteCSMA p-persistente Throughput versus trfego ofertado (G =tentativas de transmisso) Protocolos CSMA Protocolos CSMACSMA 1-persistente CSMA no persistente Se o meio estiver ocupado, a estao esperaSe o meio estiver ocupado, a estao aguarda at que ele fique ocioso um tempo aleatrio para escutar novamente omeio Quando a estao detecta que o meio est livre,Melhor utilizao do canal ela transmite o quadro Se ocorrer uma coliso, a estao espera umCSMA p-persistente tempo aleatrio e comea tudo de novoFunciona em canais segmentadosSe o canal estiver desocupado, a estao Se o retardo de propagao for grande, atransmite com probabilidade p e adia para o chance de duas ou mais estaes detectarem o prximo slot com probabilidade q=1-q meio livre aumenta CSMA com Deteco de Protocolos CSMA Coliso Estaes percebem as colises e abortamsuas transmissesMelhor utilizao da bandaA deteco de coliso feita atravs dacomparao das caractersticas do sinaltransmitido com o sinal do meioPotncia e caractersticas espectraisCSMA/CD utilizado em redes Ethernet Desempenho de diversos protocolos 3 4. CSMA with Collision DetectionProtocolos Livres de Coliso No so muito usados atualmente, mas osconceitos so importantesProtocolo de mapa de bitsNo perodo de disputa a estao sinaliza ointeresse de transmitir com um bit 1Conhecidos como protocolos de reservaDesvantagem CSMA/CD pode estar em um de 3Se uma estao tiver dados para transmitir aps aestados: disputa, transmisso oupassagem da janela de reserva, ela tem que esperarinatividade. Protocolos Livres de Coliso Protocolos Livres de Coliso Protocolo de contagem regressivabinriaEstaes ganham prioridade baseadasno seu endereoO endereo maior tem a prioridade detransmitirOperao OR realizada, se o resultadoProtocolo de mapa de bits for 1, quem tem o bit zero naquelaposio perde a disputa Protocolos Livres de Coliso Protocolos de LANs sem Fio Numa LAN sem fio, nem todas as estaesesto ao alcance umas das outrasProblema da estao ocultaEstao C no detecta uma concorrente pelomeio fsico A na comunicao com B em razoda distnciaProblema da estao expostaEstao C detecta uma transmisso entre B e Ae conclui que no pode transmitir para D O protocolo de contagem regressiva binria 4 5. Wireless LAN ProtocolsEthernetApectos importantes das redes Ethernet(IEEE 802.3) Cabeamento Codificao Manchester Protocolo MAC Algoritmo de Recuo Exponencial Binrio Desempenho Ethernet comutada Fast Ethernet e Gigabit Ethernet Uma LAN sem fio (a) A Transmitindo (b) B IEEE 802.2: Controle Lgico de Enlace Transmitindo. Cabeamento Ethernet Cabeamento EthernetTipos mais comuns de cabeamento (a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T.Ethernet Cabeamento Ethernet Cabeamento Ethernet Topologias de cabos (a) Linear, (b) Em (a) Codificao binria, (b) Manchester,espinha, (c) rvore, (d) Segmentada.(c) Manchester Diferencial.5 6. Protocolo MAC Protocolo MAC (CSMA/CD)Formato dos quadros. (a) DIX Ethernet, (b) IEEE 802.3. Deteco de coliso pode levar at 2 segundos Bits de preenchimento so necessrios A coliso de quadros curtos s seria detectada aps a transmisso Algoritmo de Recuo Exponencial Binrio DesempenhoEficincia de uma rede Ethernet em 10Depois de uma coliso, o tempo divididoem slots discretosMbps com slots de tempo de 512-bits512 tempos de bit (51,2 microssegundos) para10MbpsEstao escolhe aleatoriamente transmitirentre 0 e 2n slots, sendo n o nmero decolisesN limitado a 10Aps 16 colises desiste-se da transmisso ese declara erro Ethernet Comutada Fast Ethernet Exemplo de Ethernet comutada Cabeamento fast Ethernet. 6 7. Gigabit EthernetGigabit Ethernet Padro IEEE 802.3z Era para ser o ltimo Taxa de 1Gbps Compatvel com os padres de 10 e 100Mbps Se os computadores forem interconectados por switches o CSMA/CD no usado Com hubs a operao se reduz Ethernet clssicaLimitao da distncia Codificao diferente dependendo do meio fsico Buffers so necessrios pela alta velocidade(a) Uma Ethernet de duas estaes (b) Uma Ethernet com mltiplas estaes IEEE 802.2: LLC(Controle Gigabit EthernetLgico de Enlace) Cabeamento Gigabit Ethernet (a) Posio da LLC. (b) Formatodos Protocolos LANs sem fio 802.11 Pilha de ProtocolosPilha de Protocolos Parte da pilha de protocolos 802.11 Camada Fsica Protocolo MAC Estrutura do quadro Servios 7 8. Camada FsicaProtocolo MACTcnicas de espalhamento espectral (a) Problema da estao ocultaFHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Alternncia de freqncias de acordo com um gerador (b) Problema da estao exposta pseudo-aleatrioDSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)A operao ocorre nas freqncias de2,4GHz ou 5GHzA verso atual 802.11n usa SDM (SpatialDivision Multiplexing)Taxas de 54Mbps at 600Mbps com o uso devrias antenas Protocolo MACProtocolo MAC O 802.11 no utiliza o CSMA/CD Uso do canal de escuta virtual usando oDois modos de operaoCSMA/CA.DCF (Funo de Coordenao Distribuda) CSMA/CA Deteco de canal virtual Para canais ruidosos a transmisso fragmentadaPCF (Funo de Coordenao de Ponto)Os dois modos podem coexistir em umamesma clula Protocolo MACProtocolo MAC Rajada de fragmentos Espaamento entre quadros no 802.11. 8 9. Estrutura do Quadro 802.11Servios 802.11Quadro 802.11Duas categorias de serviosDistribuio Relacionados ao gerenciamento da associao a clulas e interao com estaes de foraEstao Atividade dentro da clula Servios 802.11 Servios 802.11Servios de distribuioServios de estaoAssociaoAutenticao Usado para conexo das estaes mveis com aImpedir que estaes mveis no autorizadas usem o estao base servioDesassociaoDesautenticaoReassociao Sada da rede Mudana de estao basePrivacidadeDistribuio Criptografia Roteamento de quadrosIntegraoEntrega de dados Converso de quadros para outros tipos de redes Entrega sem garantia de confiabilidade Redes sem Fio Banda Larga Redes sem Fio Banda Larga 802.16802.16 Comparao entre 802.11 e 802.16Comparao entre 802.11 e 802.16802.11Pilha de protocolosRedes locais Mobilidade levada em contaCamada fsica802.16Protocolo MACRedes metropolitanas Mobilidade no importanteEstrutura do quadroMaior largura de banda (frequncias mais altas so necessrias) Qualidade de servio para multimdia e aplicaes em tempo real9 10. Redes 802.16Camada Fsica 802.16 Pilha de protocolosAmbiente de transmisso Camada Fsica 802.16Quadro 802.16Necessidade de assimetria entre os (a) Quadro genrico (b) Quadro defluxos de downstream e upstream requisio de largura de banda Bluetooth Arquitetura Bluetooth Padro sem fio para interconectar Duas piconets podem ser conectadasdispositivos de computao e para formar uma scatternet.comunicao e ainda acessriosUtiliza a mesma frequncia do 802.11(2,4 GHz)Desenvolvido por um consrcio epadronizado depois pelo IEEE 802.15 10 11. Aplicaes BluetoothPilha de Protocolos BluetoothPerfis do Bluetooth Verso 802.15 do Bluetooth Comutao na Camada de Quadro BluetoothEnlaceQuadro Bluetooth tpico Necessria para interconectar diferentes LANs Geograficamente dispersas Divididas de acordo com a organizao de um empresa Diviso de carga Limitao tecnolgica devido distncia Confiabilidade Segurana da informao Data Link Layer Switching Pontes de 802.x para 802.y Diversas LANs conectadas por um backbone Operao de uma ponte de uma LAN para tratar uma carga total maior que a 802.11 para uma 802.3. capacidade de uma nica LAN 11 12. Pontes de 802.x para 802.yInterligao de LANs Comparao entre os cabealhos dosConfigurao com quatro LANs e duas quadros pontes Pontes Spanning TreePontes Spanning TreePontes paralelas transparentes (a) LANs Interconectadas. (b) Spanningtree. Repetidores, Hubs, Pontes, Switches, Pontes RemotasRoteadors and GatewaysPontes Remotas para comunicao entreLANs (a) Dispositivos por camada. (b) Quadros, pacotes e cabealhos.12 13. Repetidores, Hubs, Pontes, Switches,Roteadors and GatewaysLANs Virtuais(a) Um hub. (b) Uma ponte. (c) Um A building with centralized wiring usingswitch. hubs and a switch.LANs Virtuais O Padro IEEE 802.1Q Interoperao entre as VLANs com ossistemas Ethernet legados. (a) 4 LANs organizadas em 2 VLANs, cinza e branco, por 2 pontes. (b) Mesmas 15 mquinas organizadas em 2 VLANs atravs de switchesO Padro IEEE 802.1Q 802.3 e 802.1Q13 </p>

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