Endereços físicos e ARP
Endereço IP: usado para levar o pacote à rede destino
Endereço físico (ou MAC): usado para levar o pacote até o
cartão de interface de rede local (cartão de adaptador) da
estação de destino na rede local
Endereço MAC de 48 bits
(para a maioria das redes);
queimado na ROM
do adaptador
5: Camada de Enlace 5b-1
Sumário de protocolos MAC
O que se pode fazer com um meio compartilhado?
Particionamento do canal, por tempo, freqüência ou código
• TDMA, FDMA, CDMA, WDMA (wave division)
Particionamento aleatório (dinâmico),
• ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD
Revezamento
• polling de um nó central, passagem de ficha de permissão
Para satélites, é difícil detectar se o canal está ocupado (se o
canal está transportando um sinal): ALOHA
Em rede locais, detecção da portadora é mais fácil, (mas não é
perfeita): CSMA
Melhor se existe Detecção de Colisões (CSMA/CD)
802.3 (Ethernet) é CSMA/CD
5: Camada de Enlace 5b-2
Endereço físico (cont)
Alocação de endereços MAC administrada pelo IEEE
Um fabricante compra uma parte do espaço de endereços (para
garantir unicidade)
Analogia:
(a) endereço MAC: como número do CPF
(b) endereço IP: como endereço postal
endereço MAC sem estrutura (flat)=> portabilidade
endereço IP hierárquico NÃO é portátil (requer IP móvel)
endereço MAC de difusão (broadcast): 1111………….1111
5: Camada de Enlace 5b-3
ARP: Address Resolution Protocol
Cada nó IP (Estação, Roteador) na rede local possui módulo e
Tabela ARP
Tabela ARP (cache): mapeamento entre endereços IP/MAC
para alguns nós na rede local
< endereço IP; endereço MAC; TTL>
<
………………………….. >
TTL (Time To Live):
temporizador,
tipicamente alguns
poucos minutos (<5)
5: Camada de Enlace 5b-4
ARP (cont)
Nó A quer enviar pacote para endereço IP de destino XYZ na
mesma rede local
Nó de origem primeiro verifica se sua própria Tabela ARP
contém o endereço IP XYZ
Se XYZ não estiver na Tabela ARP, o módulo ARP difunde
pacote ARP:
< XYZ, MAC (?) >
TODOS nós na rede local aceitam e inspecionam o pacote
ARP
Nó XYZ responde ao nó A com pacote ARP unicast (ponto a
ponto) informando seu próprio endereço MAC :
< XYZ, MAC (XYZ) >
Endereço MAC de XYZ guardado na Tabela ARP
5: Camada de Enlace 5b-5
Roteando um pacote para outra rede local
Por exemplo, rotear pacote do endereço IP de origem
<111.111.111.111> ao endereço de destino <222.222.222.222>
Na tabela de rotas na origem, encontra roteador 111.111.111.110
Na tabela ARP na origem, tira endereço MAC E6-E9-00-17-BB-4B,
etc
5: Camada de Enlace 5b-6
Ethernet
Muitíssimo difundida porque:
Muito barata! R$30 para 100Mbps!
A mais antiga das tecnologias de rede local
Mais simples e menos cara que redes usando ficha ou ATM
Acompanhou o aumento de velocidade: 10, 100, 1000 Mbps
Muitas tecnologias E-net (cabo, fibra, etc). Mas todas compartilham
características comuns
5: Camada de Enlace 5b-7
Estrutura de Quadro Ethernet
Adaptador remetente encapsula datagrama IP (ou
pacote de outro protocolo da camada de rede) num
Quadro Ethernet que contém campos de
Preâmbulo, Cabeçalho, Dados e CRC
Preâmbulo: 7 bytes com o padrão 10101010
seguidos por um byte com o padrão 10101011;
usado para sincronizar receptor ao relógio do
remetente (relógios nunca são exatos, é muito
provável que exista algum desvio entre eles)
5: Camada de Enlace 5b-8
Estrutura de Quadro Ethernet (cont)
Cabeçalho contém Endereços de Destino e Origem
e um campo Tipo
Endereços: 6 bytes, o quadro é recebido por todos
adaptadores numa rede local e descartado se não
casar o endereço de destino com o do receptor
Tipo: indica o protocolo da camada superior,
usualmente IP, mas existe suporte para outros
(tais como IPX da Novell e AppleTalk)
CRC: verificado pelo receptor: se for detectado
um erro, o quadro será descartado
5: Camada de Enlace 5b-9
Codificação Manchester de Banda Básica
Banda básica significa que não se usa modulação de portador; ao
invés disto, bits são codificados usando codificação Manchester
e transmitidos diretamente, modificando a voltagem de sinal de
corrente contínuo
Codificação Manchester garante que ocorra uma transição de
voltagem a cada intervalo de bit, ajudando sincronização entre
relógios do remetente e receptor
5: Camada de Enlace 5b-10
CSMA/CD
A: escuta canal, se ocioso
então {
transmite e monitora o canal;
se detectou outra transmissão
então {
aborta e envia sinal de “jam”;
atualiza número de colisões;
retarda de acordo com o algoritmo de retardamento
exponencial;
vai para A
}
senão {terminado este quadro; zera número de colisões}
}
senão {espera o final da transmissão atual e vai para A}
5: Camada de Enlace 5b-11
CSMA/CD (cont)
Sinal “Jam” : para garantir que todos os outros
transmissores tomem conhecimento da colisão;
48 bits;
Retardamento Exponencial:
Meta é adaptar a taxa oferecida por transmissores à
estimativa da carga atual (ié. retardar quando carga
pesada)
Depois da primeira colisão, escolhe K de {0,1}; retardo é
(K x 512 BTT) [1 BTT = tempo para transmitir 1 bit]
Depois da segunda colisão escolhe K de {0,1,2,3}…
Depois de dez ou mais colisões, escolhe K de
{0,1,2,3,4,…,1023}
5: Camada de Enlace 5b-12
CSMA/CD (more)
Nota-se que neste esquema um quadro novo tem
uma chance de sucesso na primeira tentativa,
mesmo com tráfego pesado
Eficiência Ethernet: com tráfego pesado e número
grande de nós:
Eficiência
1
1 (5 *
t prop
ttrans
)
(Isto ajuda?)
5: Camada de Enlace 5b-13
Tecnologias Ethernet: 10Base2
10=>10Mbps; 2=> comprimento máximo de segmento de menos
de 200 metros; também chamada de “Cheapernet”
Utiliza cabo coaxial fino (4mm) em topologia de barramento
Repetidores são usados para interligar múltiplos segmentos
(até 5 em qualquer caminho); um repetidor repete os bits
escutados em uma interface para sua(s) outra(s)
interface(s), ié, ele é apenas um dispositivo da camada física!
5: Camada de Enlace 5b-14
10BaseT e 100BaseT
Taxas de transmissão de 10 e 100 Mbps; este
último é chamado de “fast ethernet”
T significa Par Trançado
Usa concentrador (“hub”) ao qual os nós estão
ligados por cabos individuais de 2 pares trançados,
mostrando, portanto uma “topologia em estrela”
CSMA/CD implementado no “hub”
5: Camada de Enlace 5b-15
10BaseT e 100BaseT (cont)
Distância máxima do nó ao hub é de 100 metros
Hub pode desligar da rede um adaptador falho
(“jabbering”); 10Base2 não funcionaria se um
adaptador não pára de transmitir no cabo
Hub pode coletar informação e estatísticas de
monitoramento para administradores da rede
100BaseT não usa codificação Manchester; usa
4B5B para maior eficiência
5: Camada de Enlace 5b-16
Gbit Ethernet
Usa formato do quadro Ethernet padrão
Admite enlaces ponto-a-ponto e canais de difusão
compartilhados
Em modo compartilhado, usa-se CSMA/CD; para
ser eficiente, as distâncias entre os nós devem ser
curtas (poucos metros)
Os Hubs usados são chamados de Distribuidores
com Buffers (“Buffered Distributors”)
Full-Duplex em 1 Gbps para enlaces ponto-a-ponto
Nota: o uso de enlaces ponto-a-ponto também foi
estendido a 10Base-T e 100Base-T.
5: Camada de Enlace 5b-17
