Redes de computadores - Link Layer

Trabalho 6

Redes de Computadores - Camada de Enlace

Aluno: Jafet Araújo de Almeida

Introdução

Dando continuidade ao estudo das redes, apresentaremos agora a camada de enlace do modelo OSI. Esta camada é responsável por fornecer conexão entre dois hospedeiros, o que não ocorre de forma direta, uma vez que entre eles haverá uma série de roteadores.

Veremos que existem dois tipos de camada de enlaces, os canais de broadcast, que são comuns em redes locais (LANs), LANs sem fio, redes por satélite e redes de acesso híbridas de cabo coaxial e de fibra e os canais de comunicação ponto a ponto, tal como o existente entre dois roteadores ou entre um modem discado residencial e um roteador ISP.

Serviços da Camada de Enlace

Basicamente Um protocolo de camada de enlace é usado para transportar um datagrama por um enlace individual definindo o formato dos pacotes trocados entre os nós nas extremidades do enlace, bem como as ações realizadas por esses nós ao enviar e receber os pacotes. Como exemplos de protocolos de camada de enlace temos o protocolo Ethernet, 802.11 para LANs sem fio, token ring e PPP. Notemos que Enquanto a camada de rede tem como tarefa movimentar segmentos da camada de transporte fim a fim, desde o hospedeiro de origem até o hospedeiro de destino,a camada de enlace é encarregado de movimentar datagramas de camada de rede nó a nó por um único enlace no caminho, podendo um datagrama ser transportado por diferentes protocolos de enlace.

Embora o serviço básico de qualquer camada de enlace seja mover um datagrama de um nó até um nó adjacente por um único enlace de comunicação, os detalhes do serviço podem variar de um protocolo de camada de enlace para outro

Abaixo estão os serviços que podem ser oferecidos pela camada de enlace:

- Enquadramento de dados

- Acesso ao enlace

- Entrega confiável

- Controle de fluxo

- Detecção de erros

- Correção de erros

- Half-duplex e full-duplex

Onde a camada de enlace é implementada

Na maior parte, a camada de enlace é implementada em um adaptador de rede, por vezes também conhecido como controlador de interface de rede (NIC). No núcleo do adaptador de rede está o controlador da camada de enlace, que implementa vários serviços da camada de enlace. Sendo assim grande parte da funcionalidade do controlador da camada de enlace é implementado em hardware, porém, parte dela é implementada em software executado na CPU do hospedeiro formando-se uma combinação de hardware e software.

Protocolo de acesso múltplo

Como já foi mostrado, há dois tipos de enlaces de redes: enlaces ponto a ponto e enlaces broadcast. Um enlace ponto a ponto consiste em um único remetente em uma extremidade do enlace e um único receptor na outra extremidade do enlace. Vários protocolos de camada de enlace foram projetados para enlaces ponto a ponto. Já o termo broadcast é usado porque, quando qualquer um dos nós transmite um quadro, o canal propaga o quadro e cada um dos nós recebe uma cópia, como exemplo podemos citar a transmissão de tv que é um broadcast unidirecional.

Redes de computadores têm protocolos semelhantes – denominados protocolos de acesso múltiplo - pelos quais os nós regulam sua transmissão pelos canais broadcast compartilhados.

Durante anos, dezenas de protocolos de acesso múltiplo foram implementados em uma variedade de tecnologias de camada de enlace. Podemos classificar praticamente qualquer protocolo de acesso múltiplo em uma das seguintes categorias:

- Protocolos de divisão de canal;

- Protocolos de acesso aleatório;

- Protocolos de revezamento.

Protocolo de divisão de canal

A multiplexação por divisão de tempo (TDM) e a multiplexação por divisão de frequência (FDM) são duas técnicas que podem ser usadas para dividir a largura de banda de um canal broadcast entre todos os nós que compartilham esse canal. O protocolo TDM divide o tempo em quadros temporais e depois divide cada quadro temporal em N compartimentos, conforme mostra a figura abaixo.

Figura 1 - TDM simples de 4 nós

O protocolo TDM elimina colisões e é perfeitamente justo: cada nó ganha uma velocidade de transmissão dedicada de R/N bps durante cada quadro temporal. O TDM também possui algumas desvantagens: A primeira desvantagem é que um nó fica limitado a uma velocidade média de R/N bps, mesmo quando ele é o único nó com pacotes para enviar; a segunda desvantagem é que o nó deve sempre esperar sua vez na sequência de transmissão – de novo, mesmo quando ele é o único nó com um quadro a enviar.

O protocolo FDM compartilha as vantagens do protocolo TDM – evita colisões e divide a largura de banda com justiça entre os N nós. porém, também compartilha uma desvantagem principal com o protocolo TDM – um nó é limitado a uma largura de banda R/N, mesmo quando é o único nó que tem pacotes a enviar.

Um terceiro protocolo de divisão de canal é o protocolo de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA) que vem sendo usado em sistemas militares há algum tempo e agora está começando a se difundir para uso civil, em particular para canais de acesso múltiplo sem fio.

Protocolos de acesso aleatório

A segunda classe geral de protocolos de acesso múltiplo são os protocolos de acesso aleatório. Com este protocolo cada nó sempre transmite usando toda a taxa do canal. Quando há uma colisão ele retransmite repetidamente seu quadro até que este passe sem colisão mas, quando um nó sofre uma colisão, ele nem sempre retransmite o quadro imediatamente.

Protocolos de acesso aleatório

As propriedades desejáveis de um protocolo de acesso múltiplo são: (1) quando apenas um nó está ativo, esse nó ativo tem uma vazão de R bps; (2) quando M nós estão ativos, então cada nó ativo tem uma vazão de aproximadamente R/M bps. O fato de alguns protocolos terem a primeira característica mas não a segunda motivou