Curso Livre de Redes de Computadores I/Caderno 6: A Subcamada de Controle de Acesso ao Meio
Subcamada de Controle de Acesso[editar | editar código-fonte]
A subcamada de controle de acesso trata das redes broadcast e os protocolos relacionadas a elas. Quando falamos de uma rede broadcast a questão mais importante a ser resolvida é quem deve ter o direito de prioridade. Se considerarmos um cenário hipotético que 5 pessoas estão conectadas a uma mesma chamada, é natural que quando a pessoa que está falando no momento parar, duas ou mais começarão a falar, e para evitar confusões devemos achar uma maneira de contornar o problema. Se essas mesmas pessoas estivessem reunidas e se falando presencialmente, a própria dinâmica do ambiente se ocuparia de fazer esse controle. No caso de redes, existem vários protocolos que tentam solucionar esse problema.
Como já explanado, nessa camada são tratados dos protocolos que determinam quem será o próximo a se utilizar do canal, e esse controle é especialmente importante em LANs, principalmente em redes wireless por ser uma rede do tipo broadcast. No caso de WANs, o único tipo de rede que se utiliza dessa camada é as redes de satélite, pois diferentes das outras, que se utilizam de enlaces ponta a ponta, ela distribui o sinal para todos.
Quando a chamamos de subcamada é pelo fato de ela pertencer a segunda camada do modelo OSI, a camada de enlace. Falando agora de objetivos, o principal dela é evitar o máximo número de colisões, e quando bem sucedida na sua função, evita que a rede se torne lenta.[1]
Alocação estática de canais[editar | editar código-fonte]
A alocação estática de canais geralmente não é adequada quando há muitos usuários em um canal, pois a comunicação se dá em rajadas, ou seja, o usuário que utilizar o canal envia uma rajada de informações e em seguida para de transmitir, para que outro usuário do canal consiga enviar sua rajada de informações.
Uma das formas de alocar um único canal entre vários usuários é usando a multiplexação, como por exemplo o FDM (Frequency Division Multiplexing), que consiste em dividir a largura de banda igualmente para N usuários, porém essa divisão é eficiente quando há uma quantidade constante de usuários e fluxo de dados.
Quando o número de usuários é variável, o FDM apresenta alguns problemas. Se a largura de banda for dividida em N partes e menos de N usuários usarem o canal, haverá desperdício de largura de banda, e se mais de N usuários usarem o canal, alguns terão acesso negado por falta de largura de banda. Usuários inativos também desperdiçam largura de banda, pois a banda alocada por eles está em desuso.[1]
Protocolos de acesso múltiplo[editar | editar código-fonte]
Diversos algoritmos podem ser utilizados para realização da alocação de um canal de múltiplo acesso, como por exemplo:[1]
O ALOHA[1][editar | editar código-fonte]
Surgido no Havaí na década de 70 foi o primeiro protocolo de acesso múltiplo. Nesta época o pesquisador Norman Abramson da universidade do Havaí queria fazer com que seus colegas que se encontravam em ilhas remotas pudessem se conectar a o computador principal que se encontrava em Honolulu (capital do Havaí), porém atravessar cabos por meio do oceano pacífico não era uma opção.
A solução encontrada foi a utilização de rádios de curta distância onde cada terminal utilizava a mesma frequência upstream para enviar os quadros até o computador principal. Era um método simples e eficaz que solucionava o problema de alocação de canal. Apesar do sistema ALOHA ter utilizado radiofrequência terrestre, a base da teoria podia ser aplicada em qualquer sistema em que usuários tivessem a necessidade de utilizar o mesmo canal compartilhado.[1]
ALOHA original[editar | editar código-fonte]
O ALOHA original era uma ideia bastante simples, permitia que usuários enviassem dados sempre que houvessem dados para enviar. Inevitavelmente havia a colisão de quadros e os mesmos acabavam sendo danificados, portanto as estações de transmissão possuem a necessidade de saber se a colisão ocorreu. No sistema ALOHA após cada estação ter enviado seu quadro para o computador principal, o computador principal retransmitia os dados para outras estações. Desta maneira fazendo com que as estações transmissoras pudessem ouvir através de broadcast por meio de um hub se o quadro passou ou se o quadro foi destruído. Caso o quadro tenha sido destruído o transmissor aguarda um período de tempo e faz a retransmissão do quadro, vale ressaltar que o período de espera para a retransmissão deve ser aleatório ou então os mesmos quadros continuarão a se colidir continuadamente. Estes sistemas em que diversos usuários utilizam o mesmo canal de transmissão e acabam gerando algum tipo de colisão são conhecidos como sistemas de disputa pois como citado anteriormente, múltiplos usuários transmitem dados por um mesmo canal.[1]
Nestes sistemas de disputa quando dois quadros tentarem utilizar o mesmo canal de transmissão no mesmo momento, uma colisão será gerada e os dois quadros serão danificados. Se o bit final de um quadro que está terminando acabar sendo substituído pelo bit inicial de um novo quadro, os dois quadros acabarão sendo inutilizados pois seus valores de verificação (checksum) estarão incorretos e então uma retransmissão destes quadros será necessária. [1]
Em canais que utilizam o protocolo de ALOHA os usuários se encontram em dois estados, em estado de espera ou de digitação. A princípio todos os usuários estão em estado de digitação, quando ocorre a conexão de uma linha de transmissão o usuário sai do estado de digitação e vai para o estado de espera, então a estação inicia a transmissão de um quadro e verifica se o quadro foi transmitido com sucesso, caso a transmissão do quadro não seja bem sucedida o usuário continuará em estado de espera até que o quadro seja transmitido, caso a transmissão ocorra com sucesso o usuário retorna para o estado de digitação. [1]
Slotted ALOHA[editar | editar código-fonte]
Logo após a utilização do ALOHA, Robert descobriu uma forma de aumentar a eficiência do ALOHA, a ideia foi dividir o tempo em slots, cujo tamanho de cada slot é igual ao tempo necessário para transmitir um pacote. Diferentemente do ALOHA, o usuário não pode transmitir a qualquer momento, ele deverá esperar pelo início do próximo slot. Caso haver colisão, cada estação que se envolveu na colisão reenvia os pacotes após um tempo aleatório, se esse tempo for muito curto, a chance de ocorrer novamente uma colisão é grande, e se o tempo for grande, o reenvio terá um atraso elevado.[1]
Endereços MAC[editar | editar código-fonte]
O endereço de controle de acesso à mídia (MAC) é um identificador exclusivo atribuído a um controlador de interface de rede (NIC) de um dispositivo. Ele é usado como um endereço de rede para transmissão de dados em diversos tipos de rede como Ethernet, Wi-Fi e Bluetooth.
O endereço MAC é atribuído a um adaptador de rede no momento da fabricação. Ele é conectado ou codificado na placa de interface de rede. Um endereço MAC é composto por seis grupos de dois dígitos hexadecimais, separados por hífens, dois pontos ou sem separadores. Um exemplo de endereço MAC é 00: 0A: 89: 5B: F0: 11.