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Seminário Redes / Camada de Enlace

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hitalo braga

on 4 October 2013

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Transcript of Seminário Redes / Camada de Enlace

Seminário de Redes
Hitalo Braga
Rachel
Bruno Soares
Édipo
Camada de Enlace
INTRODUÇÃO
O papel da camada de enlace:
Os pacotes da camada de rede não têm um caminho para acessar diretamente os diferentes meios. A camada de enlace prepara os pacotes para transmissão nos diversos meios físicos.
Funções gerais da camada de enlace e os protocolos a ela associados.
O que veremos a seguir:
Serviços de Suporte / Conexão para camada Superior
Controle de Transferência Através do Meio Local
Criação de um Quadro
A descrição de um quadro é o elemento principal de cada protoloco da camada de Enlace. Os protolocos exigem informação de controle para possibilitar seu funcionamento. A informação de controle pode mostrar:

Quais nós estão em comunicação;
Quando a comunicação entre nós individuais começa e quando ela termina;
Quais erros ocorreram enquanto os nós se comunicavam;
Quais os próximos nós que se comunicarão.
Diferente de outras PDUs que foram discutidas neste curso, o quadro da Camada de Enlace inclui:
Dados - O pacote da camada de Rede;
Cabeçalho - Contém a informação de controle, como endereçamento, e é localizado no início da PDU;
Trailer - Contém a informação de controle adicionada ao final da PDU
Topologías de Rede
A representação de como o meio será usado para interconectar os dispositivos. A topologia física pode ser representada de várias maneiras. As mais utilizadas e conhecidas são as topologias do tipo ponto a ponto, estrela, anel e barramento, ou multi-acesso.
Conecta dois nós diretamente, o protocolo de acesso ao meio pode ser muito simples. Pode ser half ou full-duplex. Pode ser física ou lógica.
Todos os quadros no meio podem viajar apenas para os 2 nós. São colocados no meio através do nó em uma extremidade e removidos pelo nó na outra.
Os nós finais são indiretamente conectados e podem estar até uma certa distância geográfica. Os dois nós em cada extremidade do circuito virtual trocam os quadros um com o outro. Isso ocorre mesmo se os quadros são direcionados através de dispositivos intermediários.

Ponto a Ponto:
Física:
Lógica:
Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado. Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte. 

Anel
A topologia em estrela utiliza um nó central (comutador ou switch) para chavear e gerenciar a comunicação entre as estações. É esta unidade central que vai determinar a velocidade de transmissão, como também converter sinais transmitidos por protocolos diferentes.

Estrela
Permite um nímero de nós a se comunicarem pelo uso do mesmo meio compartilhado. Os dados de apenas um nó podem ser colocados no meio a qualquer momento. Todo nó verifica todos os quadros que estão no meio, mas somente o nó ao qual o quadro está endereçado processa os conteúdos do quadro.

Barramento ou multi-acesso:
Lógica: o modo que uma rede transfere quadros de um nó para outro. Esta combinação consiste de conexões virtuais entre os nós de uma rede independente de sua disposição física. Broadcast e a passagem Token são os dois tipos mais comuns.

Protocolos da Camada de Enlace
Embora existam muitos protocolos da camada de enlace diferentes que descrevem os quadros da mesma, cada tipo de quadro tem 3 partes básicas:

Cabeçalho
Dado
Trailer
Estes são os dados reais que o pacote está entregando ao destino. Se um pacote tem um comprimento fixo, o corpo pode ser preenchido com informações em branco para deixá-lo no tamanho certo.

Dados
Contém alguns bits que avisam ao dispositivo receptor que o fim do pacote foi atingido. Também pode haver algum tipo de verificação de erro. A verificação de erro mais comum utilizada nos pacotes é a Verificação de Redundância Cíclica (CRC). A CRC é bem clara. Ela considera a soma de todos os bits 1s contidos no corpo do pacote.
Trailer
Contém instruções sobre os dados contidos pelo pacote. Estas instruções podem incluir:

Comprimento do pacote (algumas redes possuem pacotes com tamanho fixo, enquanto outras contêm essa informação no cabeçalho);
Sincronização (alguns bits que ajudam o pacote a se manter ajustado com a rede);
Número do pacote (qual pacote é esse em uma sequência de pacotes);

Cabeçalho
Protocolo (em redes que carregam múltiplos tipos de informação, o protocolo define que tipo de pacote está sendo transmitido: e-mail, página da Web, vídeo);
Endereço de destino (para onde o pacote vai);
Endereço de origem (de onde o pacote vem).

Camada de Enlace
Seminário de Redes
Hitalo Braga
Paulo Ricardo
Bruno Soares
Édipo Magalhães
Rachel Mendes
Professor: Moacyr Regys
Acesso ao Meio
Enquadramento - A função do Cabeçalho
O cabeçalho do quadro contém a informação de controle especificada pelo protocolo da camada de Enlace para a topologia lógica específica e o meio usado.
Os campos do cabeçalho do quadro típico incluem:
Campo de Início de Quadro - Indica o início do quadro
Campos de endereço de origem e destino - Indicam os nós de origem e destino no meio
Campo de Serviço de Prioridade/Qualidade - Indica um tipo particular de serviço de comunicação para processamento.
Campo de Tipo - Indica o serviço da camada superior contido no quadro.
Campo de controle de conexão lógica - Usado para estabelecer a conexão lógica entre os nós
Campo de controle de link físico - Usado para estabelecer o link do meio
Campo de controle de fluxo - Usado para iniciar e parar o tráfego no meio
Campo de controle de congestionamento - Indica o congestionamento no meio

Enderaçamento - para onde o quadro vai
A camada de enlace fornece o endereçamento que é usado no transporte do quadro através do meio local compartilhado. Os endereços de dispositivos nesta camada são referidos como endereços físicos. O endereçamento da camada de enlace está contido dentro do cabeçalho do quadro e especifica o nó de destino do quadro sobre a rede local.
Se o dispositivo é movido para uma outra rede ou sub-rede, ele ainda irá funcionar com o mesmo endereço físico da camada 2.
Exigências de Endereçamento
As topologias ponto-a-ponto, com apenas dois nós interconectados, não exigem endereçamento. Quando no meio físico, o quadro tem apenas um local para o qual ele possa ir.

Enquadramento - O Papel do Trailer
Os protocolos da camada de Enlace acrescentam um trailer ao final de cada quadro. O trailer é usado para determinar se o quadro chegou sem erros. Este processo é chamado de detecção de erro. A detecção de erros é realizada colocando-se no trailer um resumo lógico ou matemático dos bits que estão contidos no quadro.

Sequência de Verificação do Quadro
Protocolos de camada de enlace - O Quadro
Cada protocolo realiza o controle de acesso ao meio para topologias lógicas especificadas da camada 2. Isto significa que vários dispositivos de rede diferentes podem atuar como nós que operam na Camada de Enlace durante a implementação destes protocolos. Estes dispositivos incluem o adaptador de rede ou placas de interface de rede (NICs) em computadores, bem como as interfaces em roteadores e switches da camada 2.
Protocolo Ethernet para LANs
Os padrões Ethernet definem os protocolos da camada 2 e as tecnologias da camada 1. A Ethernet é a tecnologia LAN mais amplamente usada e suporta larguras de banda de dados de 10, 100, 1000, ou 10,000 Mbps.
A Ethernet fornece serviço sem conexão e sem confirmação através de um meio compartilhado usando CSMA/CD como métodos de acesso ao meio.

O meio compartilhado exige que o cabeçalho do pacote Ethernet use um endereço da camada de Enlace para identificar os nós de origem e destino. Como a maioria dos protocolos LAN, esse endereço é referido com o endereço MAC do nó. Um endereço MAC Ethernet possui 48 bits e é geralmente representado no formato hexadecimal.
Point-to-Point Protocol para WANs
O Point-to-Point Protocol (PPP) é um protocolo usado para entregar quadros entre dois nós.O PPP foi desenvolvido como um protocolo WAN e permanece o protocolo de escolha para implementar muitas WANs seriais.
O PPP usa uma arquitetura em camadas. Para acomodar os diferentes tipos de meio, o PPP estabelece conexões lógicas, chamadas de sessões, entre dois nós.
A sessão PPP oculta o meio físico subjacente do protocolo PPP superior. Estas sessões também permitem ao PPP um método para encapsular múltiplos protocolos sobre um link ponto-a-ponto. Cada protocolo encapsulado no link estabelece a sua própria sessão PPP.
Protocolo de Rede Sem Fio para LANs
Em um ambiente de rede sem fio, o ambiente exige considerações especiais. Não há conectividade física definível; portanto, fatores externos podem interferir na transferência de dados e dificultar o controle de acesso. Para enfrentar estes desafios, os padrões de rede sem fio têm protocolos adicionais.
O padrão IEEE 802.11, comumente referido como Wi-Fi, é um sistema baseado em contenção que usa um processo de acesso ao meio Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA).
O CSMA/CA especifica um procedimento de backoff aleatório para todos os nós que estão esperando para transmitir. A oportunidade mais provável para a contenção de meio é justamente depois do meio se tornar disponível. Fazer com que os nós façam backoff por um período aleatório reduz muito a probabilidade de uma colisão.
Dada a ampla gama de meio físico usado através da gama de topologias em redes de comunicação, existe um alto número de protocolos da camada 2 em uso.

Os protocolos que serão abordados:
Ethernet
Point-to-Point Protocol (PPP)
High-Level Data Link Control (HDLC)
Frame Relay
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
Exemplos de Meios físicos:
Camada de Enlace
Fios de Cobre:
Microondas:
Fibras Óticas:
Links de Satélite:
Paulo Ricardo
Obrigado!!!
Engenharia de Telecomunicações
Disciplina : Redes de Computadores I
A Camada de Enlace realiza dois serviços básicos:

Permite às camadas superiores acessarem o meio usando técnicas como enquadramento;
Controla como o dado é colocado sobre o meio e é recebido do meio usando técnicas como o controle de acesso ao meio e detecção de erros.
Termos Específicos a Camada de Enlace
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Devido ao fato do quadro somente ser usado para transportar dados entre nós através do meio local, o endereço da camada de Enlace somente é usado para entrega local. Os endereços nessa camada não têm significado além da rede local.
Seguindo Dados Através de uma Rede
Se um pacote no quadro precisa passar por um outro segmento de rede, o dispositivo intermediário - um roteador - irá encapsular o quadro original, criar um novo quadro para o pacote, e enviá-lo sobre o novo segmento.
Seguindo Dados Através de uma Rede
A necessidade para a Camada de enlace endereçar depende da topologia lógica.
Exigências de Endereçamento
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Devido às topologias multi-acesso e em anel poderem se conectar a muitos nós em um meio comum, o endereçamento é exigido para essas topologias. Quando um quadro alcança cada nó na topologia, o nó examina o endereço de destino no cabeçalho para determinar se ele é o destino do quadro.
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
Seguindo Dados Através de uma Rede
O campo de Sequência de Verificação do Quadro (FCS) é usado para determinar se ocorreram erros na transmissão e recepção do quadro. A detecção de erro é acrescentada à Camada de Enlace porque ela está localizada onde os dados são transferidos através do meio.
Pontos Importantes ao entendimento:
Em qualquer troca de pacotes da camada de Rede, podem haver numerosas transições da Camadas de Enlace.
Em cada salto ao longo do caminho, um dispositivo intermediário - geralmente um roteador - aceita quadros de um meio,
Desencapsula o quadro e então encaminha o pacote em um novo e apropriado quadro ao meio daquele segmento de rede física.

Os métodos de controle de acesso definem os processos pelos quais os dispositivos de rede podem acessar o meio de rede e transmitir quadros em diversos ambientes de rede.
No exemplo a seguir o roteador possui uma interface Ethernet para se conectar à LAN e uma interface serial para se conectar à WAN.

Para assegurar que o conteúdo do quadro recebido no destino corresponde àquele do quadro que deixou o nó de origem, um nó de transmissão cria um resumo lógico dos conteúdos do quadro. Isto é conhecido como valor de Verificação de Redundância Cíclica (CRC). Este valor é colocado no campo de Sequência de Verificação do Quadro (FCS) para representar os conteúdos do quadro.
Quando o quadro chega ao nó de destino, o nó receptor calcula seu próprio resumo lógico, ou CRC, do quadro. O nó receptor compara os dois valores de CRC. Se os dois valores são os mesmos, considera-se que o quadro chegou como foi transmitido. Se o valor de CRC no FCS difere do CRC calculado no nó receptor, o quadro é descartado.
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