Implementação da camada de enlace.
A camada de enlace e implementada por meio de um adaptador de rede, também chamado de controlador de interface de rede(NIC). No núcleo do adaptador de rede, está o controlador da camada de enlace, normalmente um único chip de sistema, que implementa vários serviços da camada de enlace (enquadramento, acesso ao enlace, controle de fluxo etc). Podemos concluir que muito da funcionalidade da camada de enlace é implementada em hardware.
Na camada de enlace, não é o nó (roteadores e computadores) que possuem um endereço de camada de enlace, mas sim o adaptador do nó. Segundo Kurose, um endereço da camada de enlace é também denominado um endereço de LAN, um endereço físico, ou um endereço MAC (media access control – controle de acesso ao meio)
O endereço MAC tem 6 bytes de comprimento, expressos em notação hexadecimal, onde cada byte é expresso como um par de números hexadecimais.
Um protocolo de camada de enlace é usado para transportar um data grama por um enlace individual. O protocolo define o formato dos pacotes trocados entre os nós nas extremidades do enlace, como também as acoes realizadas pelos nós, ao enviar e receber pacotes. A unidade de dados trocada pelo protocolo de camada de enlace é denominada quadro e cada quadro encapsula um data grama da camada de rede.
Acesso e Enquadramento : Os protocolos da camada de enlace de dados encapsulam cada quadro de rede dentro de um quadro de camada de enlace antes da transmissão através do enlace. Um quadro consiste em um campo de dados no qual o datagrama da camada de rede é inserido e em vários campos de dados. Ele especifica a estrutura do quadro, bem como um protocolo de acesso ao canal pelo qual o quadro deve ser transmitido através do link.
Entrega confiável: a camada de enlace de dados fornece um serviço de entrega confiável, ou seja, transmite o datagrama da camada de rede sem nenhum erro. Um serviço de entrega confiável é realizado com transmissões e reconhecimentos. Uma camada de link de dados fornece principalmente o serviço de entrega confiável pelos links, pois eles têm taxas de erro mais altas e podem ser corrigidos localmente,o link no qual ocorre um erro, em vez de forçar a retransmissão dos dados.
Controle de fluxo: Sem controle de fluxo um nó pode receber os quadros em uma taxa mais rápida do que pode processar, fazendo o buffer do receptor transbordar e os quadros podem se perder. Para superar esse problema, a camada do link de dados usa o controle de fluxo para impedir que o nó de envio de um lado do link sobrecarregue o nó de recebimento do outro lado do link.
Detecção de erro: os erros podem ser introduzidos por atenuação de sinal e ruído. O protocolo Data Link Layer fornece um mecanismo para detectar um ou mais erros, isso é conseguido adicionando bits de detecção de erro no quadro e em seguida o nó receptor pode executar uma verificação de erro.
Correção de erros: a correção de erros é semelhante à detecção de erros, exceto que o nó receptor não apenas detecta os erros, mas também determina onde os erros ocorreram no quadro.
Half-Duplex e Full-Duplex: No modo Full-Duplex ambos os nós podem transmitir os dados ao mesmo tempo. No modo Half-Duplex, apenas um nó pode transmitir os dados ao mesmo tempo.
Formas de transmissão
Broadcast onde uma informação é enviada de um ponto para todos os outros pontos. Nesse caso, existe apenas um remetente, mas as informações são enviadas para todos os receptores conectados.
É suportada na maioria das LANs (por exemplo, Ethernet) e pode ser usada para enviar a mesma mensagem para todos os computadores na LAN (por exemplo, o protocolo de resolução de endereços (arp) usa isso para enviar uma consulta de resolução de endereços para todos os computadores em uma LAN ) Os protocolos da camada de rede (como IPv4) também suportam uma forma de transmissão que permite que o mesmo pacote seja enviado a todos os sistemas em uma rede lógica (no IPv4, isso consiste na identificação da rede IP e no número de host de todos os 1).
Multicast é o termo usado para descrever a comunicação em que uma informação é enviada de um ou mais pontos para um conjunto de outros pontos. Nesse caso, pode haver um ou mais remetentes e as informações são distribuídas para um conjunto de receptores.
Domínio de colisão é a parte de uma rede onde as colisões de pacotes podem ocorrer. Uma colisão ocorre quando dois dispositivos enviam um pacote ao mesmo tempo no segmento de rede compartilhado, os pacotes colidem e os dois dispositivos devem enviar os pacotes novamente, o que reduz a eficiência da rede. As colisões geralmente estão em um ambiente de hub, porque cada porta em um hub está no mesmo domínio de colisão. Por outro lado, cada porta em uma ponte, um switch ou um roteador está em um domínio de colisão separado.
Domínio de Broadcast é o domínio no qual uma transmissão é encaminhada. Um domínio de Broadcast contém todos os dispositivos que podem se alcançar na camada de enlace de dados usando a transmissão. Todas as portas em um hub ou switch estão por padrão no mesmo domínio de broadcast. Todas as portas de um roteador estão nos diferentes domínios de transmissão e os roteadores não encaminham transmissões de um domínio de transmissão para outro.
Existe uma gama relativamente grande de tecnologias (protocolos) ,as seguintes tecnologias serão abordadas abaixo;
Token ring é uma rede local (LAN) na qual todos os computadores estão conectados em uma topologia em anel ou estrela e passam um ou mais tokens lógicos de host para host. Somente um host que contém um token pode enviar seus dados, a outros hosts que também contenha um token . As redes de token ring impedem que pacotes de dados colidam em um segmento de rede porque os dados só podem ser enviados por um detentor de token e o número de tokens disponíveis é controlado.
Token bus (IEEE 802.4) é um cabo em forma de árvore ou linear, no qual todas as estações estão fisicamente conectadas. Logicamente as estações são organizadas em anel, com cada estação conhecendo o endereço da estação da esquerda e da direita. O token é passado de um usuário para outro em uma sequência (no sentido horário ou anti-horário). Uma estação só pode transmitir dados quando possui o token. O funcionamento do barramento de token é um pouco semelhante ao Token Ring.
DQDB (Distributed Queue Dual Bus) é um protocolo MAN (Metropolitan Area Network). Ele pode ser definido como um protocolo de controle de acesso médio compartilhado de alta velocidade usado em uma rede de barramento, possui dois barramentos unidirecionais, para fins de controle, nos quais o barramento pode transportar dados, vídeo e voz através de uma rede. Com a largura de banda sendo alocada conforme os intervalos de tempo. A vantagem de usar o barramento emparelhado é que ele é usado para lidar com a configuração de falhas. Pode ser estendido até 50km a 34-55 Mbps.
FDDI é um padrão para transmissão de dados em uma rede local. Ele usa fibra óptica como meio físico subjacente padrão, embora também tenha sido especificado posteriormente para usar cabo de cobre; nesse caso, pode ser chamado CDDI (Copper Distributed Data Interface), padronizado como TP-PMD (Dependendo do meio físico de par trançado) ), também conhecido como TP-DDI (Twisted Pair Distributed Data Interface).
O FDDI foi efetivamente tornado obsoleto nas redes locais pela Fast Ethernet, que oferecia as mesmas velocidades de 100 Mbit / s, mas a um custo muito menor .
ATM (Modo de transferência assíncrona). É uma técnica de comutação que usa a multiplexação por divisão de tempo (TDM) para comunicações de dados.
As redes ATM são redes orientadas à conexão para retransmissão celular que suporta comunicações de voz, vídeo e dados. Ele codifica os dados em pequenas células de tamanho fixo para que sejam adequados para TDM e os transmite por meio físico.
O tamanho de uma célula ATM é de 53 bytes: cabeçalho de 5 bytes e carga útil de 48 bytes. Existem dois formatos de célula diferentes - interface de rede do usuário (UNI) e interface de rede (NNI).
Ethernet é uma família de tecnologias de rede de computadores comumente usadas, em redes de área local (LAN), redes de área metropolitana (MAN) e redes de área ampla (WAN). Foi introduzido comercialmente em 1980 e padronizado pela primeira vez em 1983 como IEEE 802.3.
Desde então, a Ethernet manteve uma boa compatibilidade com versões anteriores e foi refinada para oferecer suporte a taxas de bits mais altas, maior número de nós e distâncias mais longas de link. Com o tempo, a Ethernet substituiu amplamente as tecnologias de LAN com fio, como Token Ring, FDDI e ARCNET.
A rede Ethernet utiliza uma topologia de barramento, onde múltiplos computadores devem compartilhar o acesso a um único meio. Um remetente transmite um sinal, que se propaga do remetente em direção às duas extremidades do cabo. Neste momento, o computador remetente tem uso exclusivo do cabo inteiro, durante a transmissão de um dado quadro, e os outros computadores devem esperar.
Token ring é uma rede local (LAN) na qual todos os computadores estão conectados em uma topologia em anel ou estrela e passam um ou mais tokens lógicos de host para host. Somente um host que contém um token pode enviar seus dados, a outros hosts que também contenha um token . As redes de token ring impedem que pacotes de dados colidam em um segmento de rede porque os dados só podem ser enviados por um detentor de token e o número de tokens disponíveis é controlado.
Token bus (IEEE 802.4) é um cabo em forma de árvore ou linear, no qual todas as estações estão fisicamente conectadas. Logicamente as estações são organizadas em anel, com cada estação conhecendo o endereço da estação da esquerda e da direita. O token é passado de um usuário para outro em uma sequência (no sentido horário ou anti-horário). Uma estação só pode transmitir dados quando possui o token. O funcionamento do barramento de token é um pouco semelhante ao Token Ring.
DQDB (Distributed Queue Dual Bus) é um protocolo MAN (Metropolitan Area Network). Ele pode ser definido como um protocolo de controle de acesso médio compartilhado de alta velocidade usado em uma rede de barramento, possui dois barramentos unidirecionais, para fins de controle, nos quais o barramento pode transportar dados, vídeo e voz através de uma rede. Com a largura de banda sendo alocada conforme os intervalos de tempo. A vantagem de usar o barramento emparelhado é que ele é usado para lidar com a configuração de falhas. Pode ser estendido até 50km a 34-55 Mbps.
100VG-AnyLAN Uma versão de 100 Mbps da Ethernet, desenvolvida pela HP, capaz de transportar os quadros Ethernet e Token Ring. Era uma LAN de mídia compartilhada como a Ethernet, mas empregava o método de acesso por prioridade de demanda em vez de CSMA / CD, permitindo que voz e vídeo em tempo real recebessem alta prioridade. Por um tempo, o 100VG-AnyLAN também foi chamado de "Fast Ethernet", mas o Fast Ethernet IEEE 802.3u se tornou o padrão.
FDDI é um padrão para transmissão de dados em uma rede local. Ele usa fibra óptica como meio físico subjacente padrão, embora também tenha sido especificado posteriormente para usar cabo de cobre; nesse caso, pode ser chamado CDDI (Copper Distributed Data Interface), padronizado como TP-PMD (Dependendo do meio físico de par trançado) ), também conhecido como TP-DDI (Twisted Pair Distributed Data Interface).
O FDDI foi efetivamente tornado obsoleto nas redes locais pela Fast Ethernet, que oferecia as mesmas velocidades de 100 Mbit / s, mas a um custo muito menor .
ATM (Modo de transferência assíncrona). É uma técnica de comutação que usa a multiplexação por divisão de tempo (TDM) para comunicações de dados.
As redes ATM são redes orientadas à conexão para retransmissão celular que suporta comunicações de voz, vídeo e dados. Ele codifica os dados em pequenas células de tamanho fixo para que sejam adequados para TDM e os transmite por meio físico.
O tamanho de uma célula ATM é de 53 bytes: cabeçalho de 5 bytes e carga útil de 48 bytes. Existem dois formatos de célula diferentes - interface de rede do usuário (UNI) e interface de rede (NNI).
Familia Ethernet
Desde então, a Ethernet manteve uma boa compatibilidade com versões anteriores e foi refinada para oferecer suporte a taxas de bits mais altas, maior número de nós e distâncias mais longas de link. Com o tempo, a Ethernet substituiu amplamente as tecnologias de LAN com fio, como Token Ring, FDDI e ARCNET.
A rede Ethernet utiliza uma topologia de barramento, onde múltiplos computadores devem compartilhar o acesso a um único meio. Um remetente transmite um sinal, que se propaga do remetente em direção às duas extremidades do cabo. Neste momento, o computador remetente tem uso exclusivo do cabo inteiro, durante a transmissão de um dado quadro, e os outros computadores devem esperar.
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