Camada de enlace de dados

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Modelo OSI
Camada Protocolo
7.Aplicação HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping ...
6.Apresentação XDR, TLS ...
5.Sessão NetBIOS ...
4.Transporte NetBEUI, TCP, UDP, RTP, SCTP, DCCP, RIP ...
3.Rede IP (IPv4, IPv6), IPsec, ICMP, ARP, RARP, NAT ...
2.Enlace Ethernet, 802.11 WiFi, IEEE 802.1Q, 802.11g, HDLC, Token ring, FDDI, PPP, Switch, Frame relay, ATM ...
1.Física Modem, RDIS, RS-232, EIA-422, RS-449, Bluetooth, USB, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, SONET, DSL ...

Na ciência da computação, mais especificamente em redes de computadores, a camada de ligação de dados, também conhecida como camada de enlace de dados ou camada de link de dados, é uma das sete camadas do modelo OSI. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer na camada física. É responsável pela transmissão e recepção (delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo. Ela também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.

Protocolos[editar | editar código-fonte]

Exemplos de protocolos nesta camada: PPP, LAPB (X.25), NetBios. Também está inserida no modelo TCP/IP (apesar do TCP/IP não ser baseado nas especificações do modelo OSI). Na rede ethernet cada placa de rede possui um endereço físico, que deve ser único na rede. Em redes do padrão IEEE 802, e outras não IEEE 802 como a FDDI, esta camada é dividida em outras duas camadas: Controle de ligação lógica (LLC), que fornece uma interface para camada superior (rede), e controle de acesso ao meio físico (MAC), que acessa diretamente o meio físico e controla a transmissão de dados.

Padrões da Camada de Enlace[editar | editar código-fonte]

Os protocolos e padrões desta camada, diferente das camadas superiores que são baseados em RFCs, estes geralmente são definidos por empresas de comunicações ou organizações de engenharias (Como ANSI, IEEE e ITU). Os serviços e especificações desta camada são geridos por múltiplos padrões de acordo com a tecnologia e o meio físico utilizado e integrado por tais protocolos, sendo alguns deles utilizados para ligar os serviços da camada de enlace com a camada física.

Organização Protocolo
ISO HDLC (High Level Data Link Control)
IEEE 802.2(LLC), 802.3(Ethernet), 802.5(Token Ring), 802.11(Wireless)
ITU Q.922(Frame Relay Standard), Q.921(ISDN Data Link Standard), HDLC (High Level Data Link Control)
ANSI 3T9.5, ADCCP(Advanced Data Comunications Control Protocol)

Topologia de Redes[editar | editar código-fonte]

Controle de acesso[editar | editar código-fonte]

O controle de acesso pode ser:

  • centralizado —; uma máquina é responsável por controlar o acesso ao meio. Exemplo: estrela, antena de celular.
  • distribuído —; todas as máquinas fazem o controle de acesso. Ex: Anel, ethernet.

Protocolos de acesso[editar | editar código-fonte]

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Existem dois tipos de Enlace(segunda camada do modelo ISO/OSI ): O Enlace ponto a ponto e o Enlace broadcast.

No enlace ponto a ponto, mesmo que exista uma conexão física de vários host, somente haverá comunicação entre um único remetente numa extremidade do enlace com outro remetente na outra extremidade do enlace, uma analogia bem simples que mostra o funcionamento do enlace ponto a ponto é o sistema de telefonia, mesmo que o remetente esteja interconectado a uma central telefônica só vai haver troca de informações quando este discar e a outra pessoa do outro lado da linha atender. Protocolos que utilizam esse tipo de comunicação: PPP e HDLC. No enlace broadcast vários nós (computador, servidor etc ), remetentes e receptores, estão conectados em um único canal de transmissão. Um exemplo deste tipo de comunicação é a televisão tradicional. A TV é um enlace unidirecional. Como uma analogia, imagine você na sala de aula, onde o meio de transmissão é o ar, nós receptores e remetentes são seus colegas. Para que não exista problema na comunicação, algumas regras são seguidas.

Ex:

  • "Não fale até que alguém fale com você."
  • "Levante a mão se tiver alguma pergunta a fazer."
  • "Não interrompa uma pessoa quando esta estiver falando."

As redes de computadores possuem regras como essa, as quais são denominadas protocolos de acesso múltiplo. Dezenas desses protocolos foram implementados na camada de enlace, de fato que podemos dividi-los em três categorias:

  • Protocolos de Divisão do Canal;
  • Protocolos de Acesso Aleatório; e
  • Protocolos de Revezamento.

Multiplexação (divisão do canal)[editar | editar código-fonte]

TDM e FDM[editar | editar código-fonte]

Uma forma simples para a comunicação ser efetiva (sem colisões), seria dividir o tempo de comunicação e entregar para cada um dos nós. Imagine uma rede com 10 computadores e um tempo de 20 segundos para comunicação, por rodada. Assim, pode-se dividir o número de tempo pelo número de computadores e entregar esse tempo para cada um dos computadores. Então ter-se-ia 20 (segundos)/ 10 (computadores), que é igual a 2 segundos por computador, em cada rodada.

Esse tipo de divisão é feita pelo TDM (multiplexação por divisão de tempo). Essa multiplexação divide o tempo em quadros temporais, dentro desses quadros existem N compartimentos, onde N é igual ao número de computadores. Para uma dada TDM taxa de transmissão em bits são alocados slots (intervalos) no tempo para cada canal de comunicação.

No FDM (multiplexação por divisão de freqüência), uma divisão semelhante é feita, porém, em vez de espaços iguais de tempo, tem-se faixas iguais de freqüência. Essas são técnicas eficientes, levando em consideração que todos os nós transmitem informações freqüentemente. Porém, se em dado momento apenas um nó transmitir informações, este somente o poderá fazer através de sua "faixa", mesmo que ninguém mais transmita absolutamente nada. Dessa forma o canal broadcast fica ocioso em grandes períodos de tempo.

Protocolos de acesso aleatório[editar | editar código-fonte]

Slotted ALOHA[editar | editar código-fonte]

Um dos protocolos mais simples é o slotted ALOHA. Nesse protocolo, o tempo de transmissão é dividido pelo número de quadro formando intervalos, de fato que um intervalo é igual ao tempo de transmissão de um quadro. Cada nó conhece o início do intervalo. Em cada colisão, todos os nós identificam a mesma antes mesmo do término do intervalo. Quando um nó tem algum quadro para enviar, ele espera até o início do próximo intervalo e o envia, se for detectada colisão, ele espera um tempo aleatório e envia novamente. Note-se que quando um nó quer enviar um quadro ele o envia no primeiro intervalo que aparecer e, se não tiver colisão e for preciso o envio de outro quadro, o nó o fará no próximo intervalo, até que termine os quadros ou que haja uma colisão e tenha que esperar um tempo aleatório. A "chave" desse protocolo é que se vários nós estiverem enviando, os intervalos que houver colisões serão desperdiçados e certos intervalos não serão utilizados, porque o tempo aleatório citado acima tem um caráter probabilístico. Portanto este não é um protocolo tão eficiente para uma rede com muitos nós enviando, sempre, informações.

ALOHA Puro[editar | editar código-fonte]

O Slotted ALOHA precisa que seus nós sincronizem as transmissões de acordo com os intervalos. Porém o primeiro protocolo ALOHA, chamado de ALOHA Puro era descentralizado. Quando um quadro chega à camada física para ser enviado, ele o é imediatamente. Então, se houver colisão, um tempo aleatório é esperado para enviar novamente.

CSMA/CD[editar | editar código-fonte]

Os protocolos descritos anteriormente, durante uma transmissão de dados, no caso de algum outro nó estiver se comunicando, interrompem a comunicação por um tempo aleatório. O CSMA é diferente, ele escuta o canal (detecção de portadora) antes de enviar as informações. Caso algum outro nó o esteja fazendo ele espera um tempo para então voltar a escutar o canal broadcast. Outra característica importante é, se quando o canal estiver ocioso e o nó for transmitir e outro o fizer no mesmo momento, o CSMA realiza a detecção de colisão, fazendo com que pare a transmissão, até que algum protocolo determine quando deve tentar transmitir novamente.

Protocolos de revezamento[editar | editar código-fonte]

Polling[editar | editar código-fonte]

O protocolo de polling requer que um dos nós seja nomeado o nó mestre. Esse nó escolhe de forma circular os nós que precisam transmitir. Quando o nó 1 for transmitir, o nó mestre o concede um determinado número de quadros para transmitir, acabando essa transmissão, o nó 2 inicia e assim sucessivamente. Os intervalos vazios característicos dos protocolos de acesso aleatório já não existem mais, porém não é seguro colocar as transmissões da rede nas mãos de um nó. Porque se este falhar, toda a rede para. Outro problema é o tempo de escolha do nó que deverá transmitir. Esse tempo é bastante significativo.

Token[editar | editar código-fonte]

No protocolo de passagem de permissão, por token, essas passagens de permissão são distribuídos por todos os nós. Por exemplo, o nó 1 poderá enviar permissão ao nó 2, o nó 2 poderá enviar permissão ao nó 3, o nó N poderá enviar permissão ao nó 1. Quando um nó recebe a permissão, ele a segura se precisar enviar alguma informação, se não, ele passa para o próximo nó.

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