Lista de Exercícios - Problema do Múltiplo Acesso e Soluções

2º Semestre de 2023 Redes 1 6º Lista de Exercícios referente ao capítulo 6 1 Descreva o problema do múltiplo acesso E quais as formas de solucionálo A subcamada de Controle de Acesso ao Meio MAC em uma rede de computadores lida com o problema do múltiplo acesso que ocorre quando várias estações dispositivos tentam transmitir dados simultaneamente em um meio compartilhado como um canal de comunicação ou um meio sem fio Esse cenário gera colisões de dados resultando em perda de eficiência e possíveis erros na transmissão Existem basicamente duas formas de abordar o problema do múltiplo acesso o acesso controlado por canal e o acesso não controlado por canal Acesso Controlado por Canal Controlado por Protocolo Protocolo de Alocação de Canal Define regras específicas para a alocação de tempo ou frequência para cada estação transmitir Exemplos incluem o protocolo TDMA Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo e o protocolo FDMA Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência Protocolo de Acesso Aleatório com Detecção de Colisão CSMACD Usado em redes Ethernet As estações escutam o meio antes de transmitir e se detectam uma colisão aguardam um tempo aleatório antes de tentar novamente Protocolo de Acesso Aleatório sem Detecção de Colisão CSMACA Comumente usado em redes sem fio As estações escutam o meio antes de transmitir e usam um mecanismo de confirmação para evitar colisões Acesso Não Controlado por Canal Protocolo de Competição Pura Pure ALOHA As estações transmitem seus dados a qualquer momento Colisões são detectadas e as estações tentam retransmitir após um tempo aleatório Protocolo de Competição Limitada Slotted ALOHA As transmissões são sincronizadas em intervalos de tempo fixos slots As estações transmitem apenas no início de um slot Isso reduz as colisões mas ainda permite que múltiplas estações tentem transmitir simultaneamente Protocolo de Reserva Protocolo de Reserva por Contenção As estações reservam antecipadamente o tempo de transmissão O protocolo de reserva reduz a probabilidade de colisões mas pode levar a subutilização do meio se as reservas não forem utilizadas eficientemente 2 Considere a construção de uma rede CSMACD que funciona a 1 Gbps sobre um cabo de 1 km sem repetidores A velocidade do sinal no cabo e 200000 kms Qual é o tamanho mínimo de quadro Considerando V Velocidade do sinal no cabo 200000 kms d Distância do cabo 1 km tp Tempo de propagação do sinal no cabo L Tamanho do quadro Taxa de transmissão Velocidade da transmissão em gigabits por segundo 1Gbps V dtp 200000km 1kmtp tp 5 microsegundos 106 Tempo mínimo de transmissão 2tp 10 microsegundos Ltaxa de transmissão 2tp L1Gbps 10 microsegundos L 10 microsegundos 1 Gbps 10106 1109 10103 10000bits L 10000 bits8 1250bytes 3 Um pacote IP a ser transmitido por uma rede Ethernet tem 60 bytes de comprimento incluindo todos os seus cabeçalhos Será necessário utilizar preenchimento no quadro Ethernet Em caso afirmativo de quantos bytes O quadro Ethernet tem no mínimo 64 bytes os campos de cabeçalho ocupam 18 bytes e o pacote tem 60 bytes o tamanho total é de 78 bytes que excede o mínimo Com isso a inserção não é utilizada 4 Os quadros Ethernet devem ter pelo menos 64 bytes para garantir que o transmissor ainda estará ativo na eventualidade de ocorrer uma colisão na extremidade remota do cabo O tamanho mínimo de quadro nas redes com cabeamento Fast Ethernet também é de 64 bytes mas esse cabeamento é capaz de transportar o mesmo número de bits com uma velocidade 10 vezes maior Como é possível manter o mesmo tamanho mínimo de quadro A Fast Ethernet manteve o mesmo tamanho mínimo de quadro 64 bytes da Ethernet original ao reduzir o tempo de transmissão de bits para 10ns permitir cabos mais curtos e implementar melhorias na detecção de colisões Essas adaptações garantiram a compatibilidade e interoperabilidade entre as duas tecnologias facilitando a transição para redes de maior velocidade sem a necessidade de substituir toda a infraestrutura de rede 5 O IEEE 80216 admite quatro classes de serviço Que classe de serviço é a melhor opção para transmitir vídeo não compactado Considerando as seguintes classes de serviço 1 Serviço de taxa de bits constante 2 Serviço de taxa de bits variável de tempo real 3 Serviço de taxa de bits variável offline 4 Serviço de melhor esforço Para a transmissão de vídeo não compactado a melhor opção seria geralmente o Serviço de Taxa de Bits Constante CBR Constant Bit Rate Isso ocorre porque o vídeo não compactado requer uma largura de banda constante já que todos os quadros de vídeo têm tamanhos semelhantes e precisam ser transmitidos em uma taxa constante 6 Na Figura 1 observamos que um dispositivo Bluetooth pode estar em duas piconets ao mesmo tempo Existe alguma razão pela qual um dispositivo não possa ser o mestre em ambas as piconets ao mesmo tempo Figura 1 Duas piconets podem ser conectadas para formar uma scatternet Uma piconet consiste de 1 nó mestre e 7 nós escravos ativos podendo haver até 255 nós estacionados O objetivo dessa estrutura é facilitar a implementação de chips completos a baixo custo dessa forma uma piconet é um sistema TDM centralizado no qual o mestre controla o clock e define qual dispositivo irá se comunicar em cada slot de tempo Por isso não é possível haver 1 mestre para 2 piconets já que se isso acontecesse além de não estar previsto na configuração poderia causar problemas de sincronização alocação de slots a tempo e na comunicação em geral 7 Considere a rede da Figura 2 Se a maquina J repentinamente se tornasse branca seria necessário alguma alteração no método de identificação Em caso afirmativo quais seriam as mudanças Figura 2 Quatro LANs físicas organizadas por duas pontes em duas VLANs cinza e brancas Sim as portas estão nomeadas a partir da cor de VLAN que elas se comunicam podendo ser Gray apenas para cinzas White apenas para brancas ou GrayWhite ambas por isso precisaria ter modificação na identificação da bridge B1L3 de Gray para GrayWhite uma vez que agora ela comunicaria com as 2 VLAN 8 Descreva os elementos de rede Repetidores hubs bridges roteadores gateways Repetidor dispositivo de camada física que recebe amplifica e retransmite sinais nas duas direções aumentando o tamanho prático de um cabo permitindo dados percorrerem maiores distancias Hubs atuam como pontos de conexão para vários dispositivos da rede local são logicamente equivalentes a um único cabo longo de Ethernet clássica conectando computadores entre si Bridges operam na camada de enlace sua principal função é conectar segmentos de rede local analisando e retransmitindo quadros de dados para permitir a comunicação entre diferentes partes de uma rede Roteadores operam na camada de rede sendo usados para encaminhar pacotes de dados entre diferentes redes determinando o melhor caminho com base nos endereços IP Gateways atuam como pontos de entrada e saída entre redes diferentes que podem ou não estar usando diferentes protocolos convertendo dados entre sistemas que normalmente são incompatíveis 9 Sejam os esquemas de interconexão de equipamentos de rede da Figura 3 Figura 3 Esquemas de interconexão de redes Complete a tabela a seguir indicando a topologia correta para cada um dos esquemas Esquema I Esquema II Topologia Física Estrela Estrela Topologia Lógica Barramento Estrela Topologia Estrela Na topologia estrela todos os dispositivos estão conectados a um ponto central chamado hub ou switch Cada dispositivo em rede possui uma conexão dedicada ao hub formando uma configuração em formato de estrela Quando um dispositivo precisa se comunicar com outro ele envia os dados para o hub que os encaminha para o dispositivo de destino Esta topologia facilita a identificação e solução de problemas pois falhas em um cabo ou dispositivo não afetam diretamente os outros Topologia de Barramento Na topologia de barramento todos os dispositivos compartilham um único canal de comunicação ou barramento Cada dispositivo está conectado a esse barramento e pode receber ou transmitir dados Quando um dispositivo transmite dados todos os outros dispositivos no barramento podem ver esses dados mas apenas o destinatário pretendido os aceita A topologia de barramento é simples e fácil de implementar mas pode ser suscetível a colisões se vários dispositivos tentarem transmitir simultaneamente