Curso de Redes Computadores 1

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Curso de

Redes Computadores 1

Tema 7 ( Primera Parte )

Control y manejo del intercambio de data Control y manejo del intercambio de data sobre un enlace (link). Frame y

sincronización de frame. Control de flujo a nivel de enlace. Transmisión confiable.

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Tareas Claves en un Sistema

de Telecomunicaciones 1

• Generación de la Señal

• Las características de la señal tales como, la forma y la intensidad deben ser acondicionadas para que puedan:

• ser propagadas a través del medio

• ser interpretadas en el receptor como datos

• Sincronización

• El receptor (Rx) debe ser capaz de determinar cuándo comienza y termina la señal recibida

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Tareas Claves en un Sistema

de Telecomunicaciones 2

• Utilización del Sistema de Transmisión:

• Hacer uso eficaz de los recusos usados en la transmisión, que suelen ser compartidos entre varios dispositivos de comunicación

• La capacidad total del medio de transmisión se reparte entre los usuarios haciendo uso de técnicas de multiplexación.

Necesidad de técnicas de control de congestión para garantizar

• Necesidad de técnicas de control de congestión para garantizar que el sistema no se sature

• Interfaz entre el dispositivo y el medio de transmisión

• Todas las técnicas de transmisión dependen en última instancia de la utilización de ondas electromagnéticas que se transmitirán a través del medio

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Tareas Claves en un Sistema

de Telecomunicaciones 3

• Gestión de Intercambio

• Establecer, mantener y terminar una comunicación

• Establecer si ambos dispositivos pueden transmitir simultáneamente o lo debe hacer por turnos

• Decidir la cantidad y formato de los datos

• Especificar qué hacer en caso de que se den ciertas

• Especificar qué hacer en caso de que se den ciertas contingencias (p.e. detección de errores)

• Detección y Corrección de Errores

• Siempre es posible que surjan errores en los sistemas de telecomunicaciones

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Tareas Claves en un Sistema

de Telecomunicaciones 4

• Control de Flujo

• Para evitar que la fuente sature al destino transmitiendo datos más rápidamente de lo que el Rx pueda procesar.

• Direccionamiento y Encaminamiento (Enrutamiento)

• cuando el sistema se comparte por varios dispositivos se garantizar que el destino y sólo ése, reciba los datos

• Si el sistema de transmisión es una red, se necesita elegir la ruta más apropiada

• Recuperación

• Puede ocurrir una interrupción por una falla

• Debe haber un mecanismo que permita continuar transmitiendo desde donde se produjo la interrupción

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Tareas Claves en un Sistema

de Telecomunicaciones 5

• Formato de Mensajes

• Debe existir un acuerdo entre las partes involucradas respecto del formato de los datos intercambiados. P.e. código binario usado para representar caracteres.

• Seguridad

• Asegurar que sólo el destino deseado reciba los datos

•

• Asegurar al Rx que los datos no han sido alterados en la transmisión

• Asegurar al Rx que los datos provienen del supuesto emisor

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Conceptos: Capacidad del canal

• Velocidad de transmisión de los datos:

• Expresada en bits por segundo (bps).

• Velocidad a la que se pueden transmitir los datos.

• Ancho de banda:

• Se mide en ciclos por segundo o Hercios (Hertz).

• Limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión.

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Capa de Enlace

• Es una capa lógica adicional sobre el nivel físico

para controlar y gestionar el intercambio de

información de un equipo a otro adjacente en el

mismo medio físico

• Objetivos:

• Sincronización de la trama.

• Gestión o Control de errores.

• Control del flujo.

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Capa de Enlace

• La capa física trata con los medios, las señales,

las cadenas de bits, y en general con

dispositivos como: repetidores, hubs,

transceptores, etc.

• La capa de enlace, por su parte, consta de dos

subcapas: Control de Enlace Lógico ( LLC ) y la

capa de control de acceso al medio ( MAC).

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Subcapas en la capa de enlace

IEEE

Capa de enlace de datos

LLC

MAC

• MAC (Media Access Control) La subcapa de control de acceso al medio (MAC), es la capa responsable del manejo de los protocolos que un host sigue para poder acceder a los medios físicos.

Capa

Física

MAC

físicos.

• LLC (Logical Link Control) Esta capa proporciona versatilidad en los servicios de los protocolos en la capa de red. Brindando

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Modulación y Codificación

(Capa Física)

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Codificación de datos

• Para transmitir datos es necesario codificarlos

en señales.

• La capa física es la encargada de codificar los

datos a transmitir.

• El tipo de codificación depende del medio que

transporte las señales.

• La codificación de datos se ha usado desde hace

mucho tiempo, por ejemplo, señales de humo,

código Morse, etc.

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Datos y señales

• Los datos digitales pueden ser representados por las señales analógicas haciendo uso de un módem.

• Los datos analógicos pueden ser representados por señales digitales haciendo uso de un

codec

(codificador/decodificador). (codificador/decodificador).

• En pocas palabras, los datos pueden ser representados por ambas señales.

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Combinaciones de codificación

Existen cuatro combinaciones de codificación de

señales analógicas y digitales:

• Datos digitales, señales digitales

• Datos analógicos, señales digitales

• Datos digitales, señales analógicas

• Datos Analógicos, señales analógicas

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No retorno a cero (NRZ)

Es el más frecuente y sencillo para transmitir

señales digitales.

Se basa en la transmisión de señales con

diferente tensión para cada uno de los bits

(0,1).

Se usa con regularidad en las grabaciones de

cintas magnéticas

Si la señal es continua se pierde la

sincronización

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Retorno a Cero (RZ)

Retorno a Cero (RZ) es un sistema de codificación usado en telecomunicaciones en el cual la señal que representa a cada bit retorna a cero en algún instante dentro del tiempo del intervalo de bit. Por tanto, las secuencias largas de “unos” o de “ceros” ya no

plantean problemas para la recuperación del reloj en plantean problemas para la recuperación del reloj en el receptor

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Bipolar- AMI

Es muy parecido al código NRZ, pero con mejoras. Es del tipo de Binario Multinivel.

Representa el 0 como una ausencia de señal y el 1 con un pulso positivo o negativo.

Presenta problemas de sincronización con las cadenas continuas de ceros.

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Manchester

Es una técnica de codificación alternativa al NRZ o al Binario Multinivel.

Para mantener la sincronización en este tipo de

codificación existe una transición a la mitad de cada bit o, mejor dicho, de lo que representa.

El 1 binario se representa con un cambio de El 1 binario se representa con un cambio de transición de bajo a alto; el 0 de alto a bajo.

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Manchester diferencial

Este formato de codificación, que es de tipo

Bifase, proporciona la sincronización con la

transición a mitad del intervalo de cada bit.

El 0 binario se representa cuando al inicio del

intervalo empieza la transición. En cambio, el 1

binario lo hace cuando hay ausencia en el inicio

del intervalo.

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CODIFICACIÓN DE DATOS

Datos digitales usando Señales digitales

El Transmisor debe conocer:

• El tiempo empleado en enviar un bit: si la tasa de bits es de X bps, la duración de un bit es 1/X segundos

• La velocidad de modulación (depende del esquema de codificación elegido)

El Receptor debe conocer: El Receptor debe conocer:

• La duración de cada bit

• Comienzo y fin de cada bit

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(22)

Datos digitales, señales analógicas

• Un ejemplo de este tipo de codificación es la red

telefónica que se usaba anteriormente. Se

requería transmitir datos digitales con señales

analógicas, y el cableado utilizado no podía

transmitir señales digitales.

• Para poder hacer la conversión se puede utilizar

módems

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Datos digitales, señales analógicas

Para transformar datos digitales a señales analógicas existen tres técnicas: ASK, FSK y PSK.

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Datos analógicos, señales digitales

A esta transformación también se le conoce

como digitalización.

Se realiza una transformación de datos

analógicos a datos digitales. Para poder

transmitir la señal se aplican técnicas como

NRZ (no retorno a cero), ASK, etc.

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Datos analógicos usando Señales

digitales modulación PCM

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Datos analogicos, señales digitales

La transformación de los datos analógicos a

señales digítales requiere un aparato llamado

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Datos analógicos, señales

analógicas

Hay dos motivos para transmitir datos analógicos a

señales analógicas:

• Para que la transmisión sea efectiva.

• Para usar multiplexación gracias a la modulación.

(28)

Datos analógicos, señales

analógicas

Existen varias técnicas para llevar a cabo la

conversación de los datos analógicos, entre

ellas:

Modulación de amplitud

Modulación en frecuencia

Modulación en fase

(29)

Datos analógicos usando Señales analógicas Señal Portadora, Moduladora y Modulada

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Espectro expandido

Un sistema de espectro ensanchado,

se define como un sistema en el cual la energía media de la señal

transmitida se reparte sobre una anchura de banda mucho mayor que la de la información.

Estos sistemas esencialmente

intercambian una mayor anchura de banda de transmisión y un mayor rechazo de las señales interferentes banda de transmisión y un mayor rechazo de las señales interferentes que se dan en la misma banda de frecuencias.

Ofrecen por tanto la posibilidad de compartir el espectro con sistemas de banda estrecha convencionales debido a la posibilidad de transmitir

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Espectro expandido

Es una nueva técnica que esta teniendo un gran desarrollo, pues permite transmitir tanto señales analógicas como digitales.

Fue desarrollada principalmente con fines militares y de inteligencia, ya que a través de ella se trata de impedir interferencias en la señal así como la intercepción de la misma.

interferencias en la señal así como la intercepción de la misma.

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Sincronización de la trama

Transmisiones Asíncronas y

Síncronas

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Transmisiones Síncrona y

Asíncrona

• Los problemas de temporización requieren de

mecanismos para sincronizar al transmisor y al

receptor

• Dos soluciones

• Transmisiones Asíncronas

(34)

¿Para que sincronizar?

Emisor Emisor

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Transmisión asíncrona (relojes

independientes, distribuidos).

• Elimina el problema de sincronización

evitando enviar largas cadenas de bits.

• Se envía un carácter a la vez (5 a 8 bits).

• Se necesita mantener la sincronización dentro

de cada carácter

• Se requiere resincronizar al inicio de cada

carácter recibido.

• Cada carácter es envuelto por 1 bit de inicio y

un bit de parada.

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Transmisión asíncrona

• La duración de cada bit la deciden el transmisor

y el receptor

• La comunicación asíncrona tiene un alto

overhead

, de 2 a 3 bits por carácter.

• Usada cuando los datos a transmitir son

generados en forma aleatoria o esporádica. p.e.

teclado.

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ociosa ociosa t

Transmisión asíncrona

Línea ociosa bit de

inicio 1 0 0 1 1 0 1 0 Bits de parada (1, ₁1_{/2, 2)}

muestreo

1

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(39)

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Transmisión asíncrona

-Comportamiento

• En un flujo estable, el intervalo entre caracteres es uniforme (la longitud de un elemento de parada)

• En estado pasivo, el receptor busca una transición de 1 a 0

• Luego muestrea los próximos 7 intervalos (la longitud del caracter)

• Luego busca el siguiente cambio de 1 a 0 que indicará el

• Luego busca el siguiente cambio de 1 a 0 que indicará el inicio del próximo caracter

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Transmisión síncrona

(comparten un mismo reloj)

Bloques de datos son transmitidos sin bits de inicio y parada

Los datos a transmitir son generados en forma

contínua y con requerimientos de altas velocidades. Por ejemplo: transferencia de archivos.

La línea está poco tiempo ociosa. La línea está poco tiempo ociosa. Los relojes deben sincronizarse

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Transmisión síncrona

(comparten un mismo reloj)

• Pueden usar una línea separada para la señal de

reloj

• Bueno en distancias cortas

• La señal de reloj esta inmersa en los datos

• Codificación manchester

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Txd Tclk Rxd Rclk 1 1 0 0 1 0 1 1 1

Transmisión síncrona

(comparten un mismo reloj)

Rxd

Rclk

Txd

Tclk

(44)

• Se necesita indicar el inicio y el fin de cada bloque de transmisión

• Se puede emplear un preámbulo y un final

• Por ejemplo: una serie de caracteres SYN (hex 16)

• Por ejemplo: un bloque de 11111111 y un patrón de 11111110 para el final

Transmisión síncrona

11111110 para el final

• Por ejemplo: un bloque de 01111110 para cualquiera de los casos

• Más eficiente (tiene un menor

overhead

) que la

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Relleno de bits

(o inserción de bits)

• Por ejemplo: un bloque de 01111110 para

cualquiera de los casos

• Que pasa si este patrón esta en los datos

originales a ser transmitido?

flag

01111110 101010101010111111010101011100110101111110

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Transmisión síncrona

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• Orientada a carácter SYN SYN _{. . . .} 1 ó más caracteres de control caracteres de datos caracteres de control ¿Qué pasa cuando el carácter SYN está en los datos?

Transmisión síncrona

• Orientado a bits

de control de datos de control

F _{. . . .} 8 ó más bits campo de control campo de datos Campos de control Banda de fin ¿Qué pasa cuando la bandera de inicio está en los datos?

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Gestión o Control de errores

Errores, Detección y Corrección

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Tipos de Errores

Un error ocurre cuando un bit es alterado entre su transmisión y su recepción

Errores de un solo bit

Los bits adyacentes no se vieron afectados Ruido Blanco

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Tipos de Errores

• Ráfagas de error

• Longitud B

• Secuencias contiguas de B bits en las cuales el primero, el último y cualquier número de bits intermedios presentan errores

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Proceso de Error Detection Errores

E, E’ = códigos de detección de error f’ = función de generación del código

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Detección de errores (paridad)

Bits adicionales se agregan a la transmisión

para crear códigos que permitan detectar

errores en el proceso de recepción

Paridad

El valor del bit de paridad es tal que cada carácter El valor del bit de paridad es tal que cada carácter poseerá un número par (paridad par) o impar

(paridad impar) de números unos.

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Detección de errores (paridad)

LRC = Verificación de redundacion longitudinal VRC= Verificación de redundacion vertical

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CheckSum (Suma de Chequeo)

• El emisor de la trama realiza la suma de los bytes

transmitidos (su representación como caracteres ascii) de todos o en determinados campos de la trama. Esta suma se realiza módulo 256 o 65536, esto generará 8 o 16 bits respectívamante de información para el control de errores, que se añadirán al final de la trama o del de errores, que se añadirán al final de la trama o del campo que se supervise.

A B C

41 42 43 +

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Chequeos de Redundacia cíclica

(CRC Cyclic Redundancy Check)

• Dado un bloque de datos de k bits, el transmisor genera un secuencia de (n – k) bits denominada secuencia de comprobación de la trama (FCS:

Frame Check Sequence

) de tal manera que la trama resultante, con n bits, sea

divisible por algún número, y si no hay resto en la división, se supone que no ha habido errores.

Datos _{FCS P}

• El objetivo es que la división T/P dé resto cero.

• Algunos polinomios de cálculo de CRC:

• CRC-16 = X16 _{+ X}15 _{+ X}2 _{+ 1}

• CRC-CCITT=X16 _{+ X}12 _{+ X}5 _{+ 1}

Datos _{FCS P}

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Chequeos de Redundacia cíclica

(CRC Cyclic Redundancy Check)

Base Teorica: Dividendo Divisor 3’ 7 3 Resto Cociente 0 7 1 2 1 Mensaje 1101011011 Polinomio 1101011011 Polinomio 0 Cociente 1101011011 0000 Polinomio 1110 1100001010 Queremos

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Chequeos de Redundacia cíclica

(CRC Cyclic Redundancy Check)

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Chequeos de Redundacia cíclica

(CRC Cyclic Redundancy)

1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Frame: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 Generador: 1 0 0 1 1

Mensaje luego de agregar 4 ceros

1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

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Chequeos de Redundacia cíclica

(CRC Cyclic Redundancy Check)

• Un polinomio CRC bien construido trabajando

sobre bloques de datos de tamaño limitado,

podrá descubrir:

• Cualquier ráfaga contigua de errores más corta que el polinomio,

• Cualquier número impar de errores en el bloque.

• Cualquier error de 2 bits en cualquier partes en el bloque.

• Entonces cada arreglo posible de 1, 2, o errores de 3 trozos será descubierto. Sin embargo, aún pueden existir una pequeña porción de errores que no sean descubiertos.

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Corrección de errores

• Una vez que los errores en una trama han sido

detectados, su corrección usualmente requiere que la trama sea retransmitida.

• Esto puede no ser apropiado en algunos tipos de comunicaciones inalámbricas:

• La tasa de errores es alta

• Muchas retransmisiones

• El retardo de propagación puede ser muy largo (satélite) comparado con el tiempo de transmisión de un trama

• Lo que resultaría en la retransmisión de la trama con errores, más cualquier otra trama subsecuente

(61)

Diagrama del Proceso de

Corrección de errores

FEC Forward Forward Error Correction

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Proceso de Corrección de errores

• Se establece una correspondencia de cada bloque de

k

bit a un bloque de

n

bit (

n

>

k

)

• Palabra-Código

• Un codificador Forward Error Correction (FEC) es empleado

• Se envía la palabra-código

• Se recibe un cadena de bits similar a la transmitida, pero que puede contener errores

pero que puede contener errores

• La palabra-código es pasada por el decodificador FEC

• Si no se detectan errores, se obtiene el bloque de datos original directamente

(63)

Trabajando con la corrección de

errores

• Se añade redundancia al mensaje a transmitir

• Se puede detectar el patrón de bits original bajo ciertas tasa de errores

• E.g. Códigos de corrección de errores en bloques

• En general, se añaden (n-k) bits al final del bloque

• Se da una palabra-código de n bits

• Todos los k bits originales del bloque están en la palabra-código

• Algunos FEC establecen una correspondencia de los k bits originales en un palabra-código de n bits donde los k bits originales no aparecen

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Códigos de corrección de errores

en bloques

• FEC a bloques. Distancia Hamming.

10001110 11100101 00111000 11110111

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Códigos de corrección de errores

en bloques

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Códigos de corrección de errores

en bloques

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Corrección de errores

Bits de redundancia 2r>= m + r + 1

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Corrección de errores

Código de Hamming

Posición de los bits de redundancia

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Corrección de errores

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Corrección de errores

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(72)

Corrección de errores

(73)

Corrección de errores

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(75)

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Características de una Interfaz

• Mecánicas

• Entrada de conexión

• Eléctricas

• Voltaje, codificación, sincronismo

• Funcionales

• Envío de datos, control, sincronización, aterramiento

• De Procedimiento

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V.24/EIA-232-F

• ITU-T v.24

• Sólo especificación funcional y de

procedimientos

• Referencia a otros estándares para características mecánicas y eléctricas

EIA-232-F (USA)

• EIA-232-F (USA)

• RS-232 • Mecánicas ISO 2110 • Eléctricas v.28 • Funcionales v.24 • De procedimientos v.24

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Especificación Mecánica

1 2 3 4 5 6 7 8 13

Especificaciones mecánicas (ISO 2110) y funcionales. Conector DB-25

(79)

Especificación Mecánica

7 8 4 6 5 2 3 9 1

• Implementación DB-9. Muchas de las patillas de la implementación del DB-25 no son necesarias en una conexión asíncrona sencilla. Por ello, se ha desarrollado una versión más sencilla del EIA-232 que solo usa 9 patillas, conocida como DB-9.

7 8

(80)

Especificación Eléctrica

• Los datos se deben transmitir como unos y ceros lógicos usando codificación NRZ-L, con el cero definido como un voltaje positivo y el uno definido como un voltaje negativo.

• Un receptor reconoce y acepta como una señal

intencionada cualquier voltaje que caiga entre estos

rangos, pero ninguno que caiga fuera de ellos. Para que rangos, pero ninguno que caiga fuera de ellos. Para que sea reconocida como datos, la amplitud de una señal debe estar entre 3 y 15 voltios o entre –3 y –15 voltios. Permitiendo que las señales válidas estén dentro de dos rangos de 12 voltios.

(81)

(82)

(83)

Conexión de dos ordenadores

mediante un módem nulo

DTE DTE

DCE _DCE

DTE DTE

(84)

Conexión de dos ordenadores

mediante un módem nulo

• Un módem nulo es una interfaz EIA-232 que completa los circuitos necesarios para hacer que los DTE de los

extremos crean que tienen un DCE y una red entre ellos. Proporciona la interfaz DTE-DTE sin DCE.

• Las patillas 2 y 3 son las más importantes. Sin embargo, varias de los otras tendrían problemas similares y

varias de los otras tendrían problemas similares y también necesitarían ser recableadas.

• Un módem nulo puede ser tanto un cable como un

dispositivo o incluso se puede usando un cable EIA-232 estándar y una caja de conexión que permita cruzar los

(85)

Conexión de dos ordenadores

mediante un módem nulo

(86)

MAC ( Medium Access )

Si existe un enlace entre dos equipos de

comunicación, y este enlace es full duplex.

Simplemente cada equipo envía información

cuando la tiene disponible, usando algún

protocolo para notificar este hecho a su

homólogo del otro lado de la línea.

(87)

MAC

Si existen más de dos equipos en el enlace o si

este no es full duplex entonces hay que controlar

quien accede el medio en que momento, para

(88)

Acceso multiple al medio

Múltiples fuentes de mensajes en un mismo medio

• Buses (Ethernet)

• Radio, Satélite

• Token Ring

• Si varios equipos requieren enviar información

como debe hacerse esto.

Necesita de métodos para mediar o gestionar el

acceso al medio físico

(89)

MAC

Acceso múltiple al medio

Se requiere una disciplina de línea con una

estrategia que puede ser centralizada o

distribuida.

Dentro de las estrategia centralizadas esta el

polling

donde hay un arbitro (o fiscal) que se

encarga de indicarle a quien le toca usar la línea

en cada momento.

(90)

Polling (Estrategia Centralizada)

(91)

(92)

Multiplexación

Proceso que permite la transmisión de la información procedente de Proceso que permite la transmisión de la información procedente de varias fuentes sobre un mismo canal físico

(93)

Multiplexación

• Técnicas:

• Frequency-Division Multiplexing Access (FDMA)

• Time-Division Multiplexing Access (TDMA)

• Code-Division Multiple Access (CDMA)

(94)

Multiplexación por División en

Frecuencias FDM

• FDM

Frequency Division Multiplexing

• El Ancho de Banda (AB) útil del medio, excede

al Ancho de Banda requerido por los canales

• Cada señal es modulada a una frecuencia

portadora diferente

• Las frecuencias portadoras están separadas

para evitar que las señales de información se

sobrepongan (

overlap

) (

guard bands

)

(95)

Multiplexación por División en

Frecuencias FDM

Animación Animación

(96)

Diagrama de FDM

(97)

FDM de Tres Señales en la

Banda de Voz

(98)

TDM Sincrónica

• Velocidad de transmisión del medio excede a la velocidad de las señales digitales a transmitir

• Multiples señales digitales se mezclan en el tiempo

• La mezcla puede ser a nivel de bits o bloques

• Las Ranuras de tiempo (

time slots

) se preasignan y fijan

• Las Ranuras de tiempo (

time slots

) se preasignan y fijan a las fuentes

• Los

Time Slots

se reservan aún si no hay datos a transmitir

(99)

Multiplexación por División en

el Tiempo TDM

(Time Division Multiplexing)

(100)

(101)

Sistema

TDM

Transmisión de

señales digitales en base a turnos

Cada fuente tiene asignada una

ranura temporal ( slot) para transmitir ranura temporal ( slot) para transmitir uno o varios Bits

Dimensionado de los buffers

(102)

(103)

Control del Enlace en TDM

• No hay cabecera ni cola propias de una

comunicación sincrónica

• No se necesita un protocolo de control de

enlace

• Control de Flujo (

Flow control

)

• Control de Flujo (

Flow control

)

• La velocidad en la línea del multiplexor es fija

• Si un canal receptor no puede recibir datos, los otros deben seguir recibiendo

• La fuente correspondiente debe ser detenida

• Esto deja slots vacíos

(104)

(105)

TDM Estadística STDM

• En TDM Sincrónico muchas ranuras pueden ser

desaprovechadas

• STDM asigna dinámicamente time slots basado

en la demanda

• El Multiplexor explora las líneas de entradas y

toma los datos hasta que se llena una trama

• Velocidad de la línea multiplexada es menor que

la suma de las velocidades de las líneas de

(106)

TDM Asíncrona (TDM Estadística

STDM)

(107)

Comparación TDM y STDM

t0 t1 t2 t3 t4

Hacia el computador remoto

A B C D

A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2

Primer ciclo Segundo ciclo

A1 B1 B2 C2 AB extra disponible TDM STDM Datos Dirección D

(108)

Desempeño (STDM)

• Velocidad de salida de los datos es menor que

la suma de las velocidades de entrada

• Puede haber problemas durante períodos picos

• Solución: Buffers de entrada para absorber temporalmente el exceso de datos de entrada temporalmente el exceso de datos de entrada

• Mantener el tamaño de los buffers al mínimo para reducir el retardo

(109)

OSI en comparación con IEEE 802

802.2 802.3

(110)

Sub Capas de la Capa de Enlace

La capa de enlace IEEE 802 se ha dividido en 2 sub capas:

• LLC: Logical Link Control ( Control lógico del Enlace )

• MAC: Media Access Control ( Control de acceso al medio ) La sub capa de LLC es común a todas las LANs

• El estándar IEEE 802.2 describe servicios y protocolos

• El estándar IEEE 802.2 describe servicios y protocolos para esta sub-capa

• La sub capa MAC es especifica para cada LAN y define el método que será empleado para compartir el medio

(111)

Sub Capa MAC

La sub capa Mac realiza comunicación de broadcast

• Cualquier estación recibe los

frames

transmitidos desde otra estación.

El

broadcasting

puede ser implementado por:

• Topologías de

broadcasting

como el bus

• Topologías de anillo con estaciones conectadas las unas

• Topologías de anillo con estaciones conectadas las unas a las otras

Modo punto a punto (

ring -in ring-out

)

• Porque el medio es confiable (low bit error rate) la capa 2 usualmente no corrige errores sólo los detecta.

• Las LANs implementan una comunicación no orientada a conexión

(112)

MAC PDU (Protocol Data Unit)

trama

Los campos principales de un PDU MAC son:

Direcciones (Called SAP: Service Access Point):

(113)

MAC Address ( direcciones MAC)

Han sido estandarizadas por la IEEE Están compuestas de 6 bytes (48 bit)

Representan a 6 pares de número hexadecimales Por ejemplo:

(114)

Dirección MAC

Está compuesta de dos partes de 3 bytes cada una: Los 3 bytes más significativos indican el fabricante o OUI fabricante o OUI (

Organization Unique

Identifier

).

(115)

Tipos de direcciones MAC

Singlecast:

• Direcciona a una única estación

Multicast:

• Direcciona a un grupo de estaciones

Broadcast (ff-ff-ff-ff-ff-ff):

(116)

Multicas Address

• Es normalmente utilizado para descubrir nodos

adyacentes

• Existen dos formas para usar frames de

multicast :

• Solicitation:

• La estación TCP/IP que desea descubrir la dirección MAC de otra estación envia un multicast frame conteniendo la

dirección de capa 3 de la otra estación

(117)

(118)

MAC

• El control de acceso al medio hace referencia a los protocolos que determinan cuál de los computadores, de un entorno de medios compartidos, puede transmitir los datos.

• Existen dos políticas de acceso al medio:

• una determinística (token passing)

• no determinística ( CSMA/CD).

• Los protocolos determinísticos aplican el concepto “esperar hasta que llegue su turno”,

• los protocolos no determinísticos aplican el concepto “el primero que llega se sirve primero”.

(119)

Tipos de LANs

• Los tres tipos de redes LANS más populares son:

• Ethernet

• Token ring

• FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

(120)

802.3 Ethernet

• Es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. ( CSMA/CD 1-persistente)

• El nombre viene del concepto físico de Ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de trama de datos del nivel de enlace de datos del Modelo OSI.

(121)

CSMA/CD

( Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect)

• Por lo general usa en una topología de Bus

• Es usado en el estándar de LAN Ethernet

• A diferencia del token ring, todos los nodos pueden enviar siempre que ellos tengan datos para transmitir

• Cuando un nodo quiere transmitir la información, primero "escucha" a la red (

Carrier Sense

). Si nadie transmite

"escucha" a la red (

Carrier Sense

). Si nadie transmite sobre la red, el nodo comienza la transmisión (

Multiple

Access

)

• Sin embargo es posible que dos nodos deseen transmitir simultáneamente y que al escuchar la red ambos

detecten, al mismo tiempo, que está desocupada.

• Cuando estos dos nodos transmiten al mismo tiempo ocurre lo que se llama una colisión.

(122)

(123)

(124)

(125)

(126)

Ethernet CSMA/CD

1. El host desea transmitir.

2. ¿Se ha detectado la portadora? 2a. Si: ir a 3. 2b. No: ir a 2 3. Ensamblar trama. 4. Comenzar la transmisión. 7a. Si: ir a 8. 7b. No: ir a 6. 8. Transmisión completa. FIN 9. Señal de embotellamiento. 10. Intentos = intentos + 1. 4. Comenzar la transmisión.

5. ¿Se ha detectado alguna colisión? 5a. No: ir a 6. 5b. Si: ir a 9. 6. Seguir transmitiendo. 10. Intentos = intentos + 1. 11. Intentos > ¿Demasiados? 11a. Si: ir a 12 11b. No: ir a 13. 12. Demasiadas colisiones: cancelar transmisión.

(127)

Exponential Binary BackOff

BackOff Time BackOff Time Colisión 32 bit Jam 32 bit Jam

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Exponential Binary Backoff

1 ranura: tiempo de propagación de ida y vuelta de una trama 2τ _(Tanenbaum)

BackOff Time ( ranuras ) 1 0 1 21 - 1 2 0 1 2 3 22 _{- 1}

(129)

Ethernet

• Fue la primera red en proveer CSMA/CD

• Fue desarrollada en 1976 por Xerox PARC (Palo Alto Research Center) en cooperación con DEC e Intel

• Es una rápida y confiable solución de Red

• Es uno de los estándares de redes locales más ampliamente utilizado

utilizado

• Permite soportar tasas de transmisión de datos que van de los 10Mbps hasta los 10 Gbps

(130)

Datagrama Ethernet (trama)

Preámbulo

Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits usada para sincronizar y Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es:

10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 Estos bits se transmiten en orden, de izquierda a derecha y en la codificación Manchester representan una forma de onda periódica.

(131)

Datagrama Ethernet

• Dirección de destino

• Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama. Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo multicast o la dirección de broadcast

de la red. Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar la trama (si es la estación destinataria).

• Dirección de origen

• Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo

EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar la EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar la trama conoce por este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiará datos.

• Tipo

• Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocolo de red de alto nivel asociado con la trama.

• Longitud

• la longitud del campo de datos. La capa de enlace de datos interpreta este campo. (En la IEEE 802.3 es el campo longitud debe ser menor de 1536 bytes.)

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Datagrama Ethernet

• Datos

• Campo de 0 a 1500 Bytes de longitud. Cada Byte contiene una

secuencia arbitraria de valores. El campo de datos es la información recibida del nivel de red (la carga útil). Este campo, también incluye los H3 y H4 (cabeceras de los niveles 3 y 4), provenientes de niveles

superiores.

• Relleno

• Campo de 0 a 46 bytes que se utiliza cuando la trama Ethernet no

• Campo de 0 a 46 bytes que se utiliza cuando la trama Ethernet no alcanza los 64 bytes mínimos para que no se presenten problemas de detección de colisiones cuando la trama es muy corta.

• FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama)

• Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor de verificación CRC. El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al

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Token Ring Network

Desarrollado originalmente por IBM en los 1970’s

En casos de tráfico pesado, la red token ring tiene un mayor throughput que ethernet debido al

determinismo (

non-random

) de su método de acceso al medio

al medio

Es usada en aplicaciones en las que el

delay

de envío de los datos debe ser predecible

Es una red robusta, que tolera los fallos Puede soportar tasas de datos de 16 Mbps

Típicamente esta tecnología es usada con cables de par trenzado

(134)

(135)

(136)

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

FDDI es un estándard desarrollado por la American National Standards

Institute (ANSI) para la transmisión de datos sobre fibras ópticas.

Usa anillo duales

El primer aniilo es usado para cargar datos hasta 100 Mbps

datos hasta 100 Mbps

El segundo anillo en usado como

backup en caso de que el primer anillo falle.

Si no se requiere de un backup, el segundo anillo puede cargar datos,

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Lecturas Adicionales

• Tanenbaum. Redes de Computadores. Capítulos

3 y 4

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Material Empleado para elaborar la Clase

• http://www.cic.ipn.mx/organizacion/comunidad_academica/pagpers

onal/MontielRenteria/redes%20de%20computadoras/s1cap06.ppt

• Token Ring http://www.arcesio.net/tokenring/tokenring1a.ppt

• http://mason.gmu.edu/~abaranie/it101/lecture17.ppt • profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo309/lectures/sharedMediaA.ppt • http://www.datacottage.com/nch/eoperation.htm • http://www.datacottage.com/nch/troperation.htm • http://www.datacottage.com/nch/troperation.htm • http://www.macs.hw.ac.uk/~pjbk/nets/ • http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet