Métodos de Acesso ao Meio em Redes: CSMA/CD, Token e CSMA/CA

Resumo

O documento explica os principais métodos de acesso ao meio em redes de computadores, começando pelos conceitos de Multiple Access e Carrier Sense e pelo CSMA. Descreve o funcionamento do CSMA/CD em redes Ethernet, o método por passagem de testemunho (Token) e o CSMA/CA, usado em ambientes rádio, explicando porque não se pode usar o CSMA/CD nesses casos. Termina com a função dos repetidores e do hub.

Pontos-chave

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) verifica se o meio está livre antes de transmitir.
No CSMA/CD, após uma colisão, as estações suspendem a transmissão durante um intervalo de tempo aleatório.
No método Token, a estação só transmite quando recebe o testemunho, que circula ciclicamente entre as estações.
O CSMA/CA procura evitar colisões com um tempo de espera aleatório antes de transmitir, sendo usado em ambientes rádio.
Os repetidores fazem buffering das frames, sincronizam pacotes, restauram bits perdidos no preâmbulo e recuperam o nível do sinal.
O hub é um repetidor de múltiplas portas (mais de 2 portas).

Teste-se

Métodos de Acesso ao Meio

Multiple Access e Carrier Sense

O “Multiple Access” é um método de acesso em que todas as estações podem aceder ao meio. O “Carrier Sense” é um método de acesso em que todas as estações, antes de iniciarem a transmissão, “olham” para o meio. Sendo assim, o CSMA (Carrier Sense Multiple Access) é um método de acesso que executa a verificação do meio antes de transmitir.

CSMA/CD

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) é um protocolo de acesso a um meio Ethernet partilhado. Funcionamento:

Todas as estações detectam se existe atividade no meio.
Antes de iniciar uma transmissão, a estação espera pelo fim da atividade no meio.
Se mais que uma estação tentar iniciar uma transmissão simultaneamente, ocorre uma colisão.
As colisões são detectadas porque quem transmite está, simultaneamente, a ouvir o que transmite. Se ocorrer corrupção do quadro transmitido é porque houve colisão.
Quando é detectada uma colisão, as estações que estão a transmitir suspendem a transmissão durante um intervalo de tempo aleatório.
Pode ser usado na topologia em anel e em estrela.

Token

A passagem de testemunho (Token) é transmitido de estação em estação. As estações que pretendem transmitir têm que aguardar que o testemunho seja recebido (o token é passado ciclicamente entre as estações da rede). Quando uma estação recebe o testemunho, pode transmitir um determinado número de quadros ou então durante um determinado período de tempo. Pode ser usado na topologia em anel e em barramento (bus).

CSMA/CA

O CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) é um método de acesso a um meio de comunicação partilhado que procura evitar colisões por desfasamentos dos tempos em que os clientes acedem ao meio. Não pode ser usado o CSMA/CD pois:

A estação que transmite tem dificuldade em detectar colisões num ambiente rádio.
As estações podem estar escondidas por obstáculos e não detectarem as sequências JAM.
Transmissão noutras LANs adjacentes podem interferir (gerar colisões) numa LAN.

Utiliza-se o CSMA/CA (Carrier Sense Multi Access / Collision Avoidance). O “truque” está em que há sempre um tempo de espera aleatório antes de transmitir, mesmo que não seja antes detectada colisão. Resultado: evita a colisão!

Assim que o meio esteja livre e antes de iniciar a transmissão, o nó espera um pequeno tempo aleatório.
Se após esse período de tempo o meio ainda continuar sem atividade, o nó mais rápido na espera, começa então a transmitir.
Assim, se outros nós estiverem para transmitir, aquele que calculou o melhor tempo é que ganha acesso ao meio.

Hub vs. Repetidor

Função dos repetidores:

Buffering das frames (conduz a atrasos, e por conseguinte à diminuição do Interpacket Delay Gap).
Sincronismo de pacotes.
Restaurar os bits perdidos no preâmbulo.
Recuperação do nível do sinal.
Introduz atraso na comunicação.

Função do Hub:

Repetidor de múltiplas portas (mais de 2 portas) e possui um nível.

Perguntas frequentes

Porque não se usa o CSMA/CD em redes sem fios?

Porque a estação que transmite tem dificuldade em detectar colisões num ambiente rádio, as estações podem estar escondidas por obstáculos sem detectar as sequências JAM, e transmissões de LANs adjacentes podem interferir. Por isso usa-se o CSMA/CA.

Como funciona o método Token?

O testemunho (Token) é passado ciclicamente de estação em estação. As estações que pretendem transmitir aguardam a sua receção e, ao recebê-lo, podem transmitir um número determinado de quadros ou durante um determinado período de tempo.