Capítulo 5 Capa de enlace y LANs

(1)

5: DataLink Layer 5-1

Capítulo 5

Capa de enlace y LANs

Capítulo 5: La capa de enlace de

datos

Objetivos:

Entender los principios detrás de los servicios de la capa de enlace de datos:

Detección de errores, correción

Compartir un canal broadcast: acceso múltiple Direccionamiento de capa de enlace Transferencia confiable, control de flujo

Implementación de varias tecnologías de capa de enlace 5: DataLink Layer 5-3

Capa de enlace

5.1 Introducción y servicios 5.2 Detección y corrección de errores 5.3 Protocolos de acceso Múltiple 5.4 Direccionamiento de Capa de Enlace 5.5 Ethernet 5.6 Switches de capa de enlace 5.7 PPP 5.8 Virtualización de enlaces: ATM, MPLS

(2)

Capa de enlace: Introducción

Algo de terminología:

hosts y ruteadores son nodos

Canales de comunicación que

conectan nodos adyacentes a través de caminos de comunicación son links

Enlaces cableados Enlaces inalámbricos

LANs

El PDU de capa 2 es el frame, que encapsula un datagrama

La capa de enlace de datostiene la responsabilidad de transferir datagramas desde un nodo a otro nodo adyacente,

a través de un link

Capa de enlace: contexto

Los datagramas son transferidos por diferentes protocolos de enlace sobre diferentes enlaces:

Ejemplo, Ethernet en el

primer enlace, Frame relay en los enlaces intermedios, , 802.11 en el último enlace link Cada protocolo de enlace

brinda diferentes servicios

ejemplo., puede o no proveer

rdt (reliable data transfer) sobre el enlace

Analogía transorte

Viaje desde Princeton a

Lausanne

limosina: Princeton a JFK avión: JFK a Geneva tren: Geneva a Lausanne

turista = datagrama Segmento de la transportación =enlace de comunicación Modo de transporte = protocolo de capa de enlace

Agencia de viaje =algoritmo

de enrutamiento

Servicios de Capa de enlace

Entramado (framing), link access:

Encapsulado del datagrama dentro del frame, añadiendo

encabezado (header) y cola (trailer)

Acceso al canal si es um medio compartido Direcciones “MAC” en el encabezado del frame para

identificar la fuente y el destino • Diferente de la dirección IP!

Entrega confiable entre nodos adyacentes

Rara vez utilizado en enlaces de pocos errores (fibra

óptica, algunos pares trenzados)

Enlaces inalámbricos: alta tasa de errores

(3)

Servicios de la capa de enlace

(más)

flow control:

Acuerdo entre los nodos adyacentes emisor y receptor

Detección de error :

Errores causado por la atenuación de la señal, ruido. El receptor detecta la presencia de errores:

• Señaliza al transmisor para una retransmisión o descarta la trama

Corrección de error:

El receptor identificay corrigeel/los error/es en bit/s

sin necesidad de retransmisión

half-duplex y full-duplex

Con half duplex, los nodos en los extremos del enlace

pueden transmitir, pero no al mismo tiempo

Donde está implementada la capa de

enlace?

En todos los hosts En el adaptador (

network interface card

NIC)

Tarjeta Ethernet, tarjeta

PCMCI card, tarjeta 802.11

Incorporada a los buses del sistema de los hosts Combinación de hardware, software, firmware controller physical transmission cpu memory host bus (e.g., PCI) network adapter card host schematic application transport network link link physical 5: DataLink Layer 5-9

Comunicación de adaptadores

Lado emisor: Encapsula el datagrama en frames

Agrega bits de chequeo

de error, rdt, flow control, etc.

Lado receptor

Busca errores, rdt, flow

control, etc

Extrae el datagrama y lo

pasa a las capas superiores en el lado receptor

controller controller

sending host receiving host

datagram datagram

datagram frame

(4)

Capa de enlace

5.1 Introducción y servicios 5.2 Detección y corrección de errores 5.3 Protocolos de acceso Múltiple 5.4 Direccionamiento de Capa de Enlace 5.5 Ethernet 5.6 Switches de capa de enlace 5.7 PPP 5.8 Virtualización de enlaces: ATM, MPLS 5: DataLink Layer 5-11

Detección de errores

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancia)

D = Datos protegidos por chequeo de errores, puede incluir campos del encabezado

• La detección de errores no es 100% confiable!

• el protocolo puede perder algunos errores, pero ocurre rara vez • campos EDC largos proporciona mejor detección y corrección

otherwise

Chequeo de paridad

Paridad de un solo Bit :

Detecta errores de un solo bit, paridad impar

Paridad de bit en dos dimensiones: Detect and correctsingle bit errors

(5)

Internet checksum

(suma de

comprobación)

Transmisor:

Trata al contenido del

segmento com una secuencia de 16-bit enteros

checksum: suma (1’s

complemento suma) el contenido del segmento

Transmisor pone el valor del checksum dentro del campo checksum UDP

Receptor:

Computa el checksum del

segmento recibido

Revisa si el checksum

calculado es igual al valor en el campo checksum:

NO – error detectado YES – error no detectado.

Pero sin embargo puede haber errores?

Objetivo:detectar “errores” (ejemplo, bits

cambiados) en el paquete transmtido (nota: utilizado solamente en la capa de transporte)

Checksumming: Cyclic Redundancy Check

Vista de los bits de datos, D, como un numero binario Escoger patrón de r+1 bit (generador), G

objetivo: escoger r CRC bits, R, de tal manera

<D,R> sea exactamente divisible para G (modulo 2) Receptor conoce G, divide <D,R> para G. Si el residuo no es

cero: error detectado!

Puede detectar todas las ráfagas de errores menores de r+1

bits

En la práctica muy usado (Ethernet, 802.11 WiFi, ATM)

CRC

El objetivo es que T/G no tenga residuo. Es claro que:

T = 2r_D

_⊕

_{(xor) R}

2rD desplaza el mensaje a la izquierda y lo

rellena de r ceros (0). Dividir 2rD entre G:

2r_{D/G= Q Con Residuo R}

la suma modulo 2 basada en la operación OR-exclusivo:

0 ⊕ 0 = 0 0 ⊕ 1 = 1 1 ⊕ 0 = 1 1 ⊕ 1 = 0.

Entonces, dividir 2rD entre G y usar el residuo como el CRC.

(6)

CRC

Transmisor: Mensaje 10011010 Generador 1101

Generador 1101 11111001 10011010000 1101 1001 1101 1000 1101 1011 1101 1100 1101 1000 1101 101 Residuo Mensaje 5: DataLink Layer 5-17

CRC

Receptor:

Divide lo recibido para

generador

Residuo debe ser 0; de

otra manera, hubo error en transmisión Generador 1101 11111001 10011010101 1101 1001 1101 1000 1101 1011 1101 1100 1101 1101 1101 0 Residuo Mensaje

Capa de enlace

(7)

Protocolos y enlaces de acceso múltiple

Dos tipos de “enlaces”:

Punto a punto

PPP para acceso dial-up

Enlace punto a punto entre Ethernet switch y host

broadcast(cable o medio compartido)

old-fashioned Ethernet HFC: Hybrid Fiber Cable 802.11 LAN inalámbrica

Cable compartido (e.g.,

cable Ethernet) (e.g., 802.11 WiFi)RF compartido RF compartido(satellite)

Personas en una fiesta (aire compartido, acoustical)

Protocolos de acceso Múltiple

Unico canal broadcast compartido

Dos o más transmisiones simúltaneas: interferencia

colisiónsi un nodo recibe dos o más señales al mismo tiempo Protocolo de acceso multiple

Algoritmo distribuído que determina cómo los nodos comparten el canal, y determina cuando el nodo puede transmitir

La comunicación acerca de compartir el canal debe utilizar el mismo canal!

No canal out-of-band para coordinación

Protocolo de acceso múltiple ideal

Canal Broadcast con velocidad R bps

1. Cuando un nodo quiere transmitir, lo hará a una velocidad R.

2. Cuando M nodos quieren transmitir, cada uno enviará a una velocidad promedio R/M 3. Totalmente descentralizado:

No hay un nodo especial para coordinar las transmisiones No hay sincronización de relojes, slots

(8)

Protocolos MAC : taxonomía

Tres grandes clases: Canal particionado

divide al canal en “piezas” pequeñas (time slots,

frecuencia, código)

Asigna una pieza a un nodo para su uso exclusivo

Acceso randómico

Canal no dividido, permite colisiones “recuperación” de las colisiones

“Toma turnos”

Los nodos toman turnos, pero los nodos con más tramas

(frames) para enviar podrían tomar turnos más largos

Protocolos MAC de canal particionando

:TDMA

TDMA: time division multiple access

Acceso al canal en "rondas"

Cada estación tiene un slot de longitud fija (longitud = tiempo de transmisión de la trama) en cada ronda

Los slots sin usar quedan libres

ejemplo: Lan con 6-estaciones, 1,3,4 tienen paquetes, slots 2,5,6 quedan libres

1 3 4 1 3 4

6-slot frame

Protocolos MAC de canal particionado:

FDMA

FDMA: frequency division multiple access

El espectro del canal se divide en bandas de frecuencia

A cada estación se le asigna una banda de frecuencia fija El tiempo de transmisión no utilizado en las bandas de frecuencia

queda libre

ejemplo: LAN con 6-estaciones 1,3,4 tienen paquetes, las bandas

de frecuencias 2,5,6 están libres

fr equ enc y b ands time FDM cable

(9)

Protocolos de acceso randómico

Cuando un nodo tiene un paquete para enviar

Transmite a la velocidad total del canal R. No existe “a priori“ coordinación entre nodos

Dos o más nodos transmitiendo ➜ “colisión”, Protocolo MAC de acceso randómicoespecifican:

Cómo detectar colisiones

Cómo recuperarse de las colisiones (ejemplo, a través de

retransmisiones retrasadas)

Ejemplos de protocolos MAC de acceso randómico:

ALOHA ranurado, ALOHA CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

ALOHA ranurado

Hipótesis:

Todas las tramas del mismo

tamaño

El tiempo está dividido en slots de igual tamaño ( tiempo para transmitir 1 trama)

Los nodos comienzan a

transmitir solo al comienzo de cada slot

Los nodos están

sincronizados (saben cuando comienza cada slot)

si 2 o más nodos transmiten

en un slot, todos los nodos detectan la colisión antes que termine el slot

Operación:

Cuando un nodo obtiene una

trama nueva , transmite en el siguiente slot

Si no hay colisión:el nodo

puede enviar una nueva trama en el siguiente slot

Si hay colisión:el nodo

retransmite la trama en cada slot subsiguiente con probabilidad p hasta que tenga exito

ALOHA ranurado

Ventajas

Un único nodo activo (con

tramas para enviar) puede transmitir continuamente a la velocidad máxima del canal R

Altamente descentralizado:

sólo los slots necesitan estar sincronizados, cada nodo decide por si mismos

simple

Desventajas

Colisiones, desperdicio de

slots

Slots vacíos

Los nodos deberían ser

capaces de detectar colisiones en un tiempo menor al tiempo de transmisión del paquete

(10)

Eficiencia ALOHA ranurado

supuesto:N nodos con varias

tramas (nuevas y viejas) para enviar, cada uno transmite en un slot con probabilidad p

Probabilidad que un nodo dado

tenga éxito en un slot= p(1-p)N-1

Probabilidad de que un nodo arbitrario tenga éxito en un slot= Np(1-p)N-1

Máx eficiencia: encontrar

p* que maximize Np(1-p)N-1

Para algunos nodos, tome el

limite de Np*(1-p*)N-1

cuandos N tiende a infinito, nos da :

Max eficiencia = 1/e = .37 Eficiencia: Fracción de

slots exitosos en un tiempo largo, con muchos nodos y todos con muchas tramas para enviar Lo mejor posible: canal utilizado exitosamente el 37% del tiempo!

!

ALOHA puro (no ranurado)

Aloha sin slots: más simple, sin sincronización Cuando la primera trama llega

transmite inmediatamente

La probabilidad de colisión se incrementa:

La trama enviada en t0colisiona con otras tramas enviadas en

[t0-1,t0+1]

Eficiencia del Aloha puro

P(éxito para un nodo dado) = P(nodo transmita) .

P(otros nodos no transmitan en [t0-1,t0] .

P(otros nodos no transmitan en [t0,t0 +1]

= p . (1-p)N-1_{. (1-p)}N-1

= p . (1-p)2(N-1)

… calculando el p optimo y luego con N -> infinito ... Eficiencia máxima = 1/(2e) = .18

(11)

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

CSMA:escuchar antes de transmitir:

Si el canal esta libre: transmitir la trama entera Si el canal sensado está ocupado, diferir la transmisión Analogía humana: ¡no interrumpir a los otros!

Colisiones CSMA

Las colisiones pueden aún ocurrir:

El retardo de propagación tiene como consecuencia que dos nodos puedan no oir la transmisión del otro

colisión:

El tiempo completo de la transmisión de la trama se desperdicia

spatial layout of nodes

nota:

El rol de la distancia & el retardo de propagación para inferir la probabilidad de colisión

CSMA/CD (Collision Detection)

CSMA/CD:si hay presencia de portadora se difiere la transmisión , como en CSMA

Colisiones detectadas dentro de un corto tiempo

Las transmisiones que colisionan son abortadas, reduciendo el

desperdicio de canal

Detección de colisión:

Fácil en LANs alambradas: medición de la señal potencia,

comparar señales transmitidas y recibidas

Dificultad en LANs inalámbricas: potencia de señal recibida

abrumada por la potencia de la transmisión local.

(12)

CSMA/CD collision detection

“Tomando turnos” protocolos MAC

Protocolos MAC canal particionado:

Eficiencia de canal compartido e imparcialidad

en cargas altas

Ineficiente a cargas bajas: retardo en acceso al

canal, 1/N ancho de banda asignado incluso si unicamente hay 1 nodo activo!

Protocolos MAC de acceso randómico

Eficiente a cargas bajas: un solo nodo puede

utilizar totalmente el canal

Carga alta: sobre carga por colisión Protocolos “tomando turnos” protocols

Busca lo mejor de los dos mundos!

Protocolos MAC ”Tomando Turnos”

Polling:

El nodo master “invita” a los nodos esclavo (slaves) a transmitir en turnos Tipicamente utilizado con dispositivos slaves “tontos” preocupaciones:

overhead por polling latencia

Único punto de falla

(master) master slaves poll data data

(13)

MAC protocolos “Tomando turnos”

Token passing: Token mensaje de control pasado de un nodo a otro secuencialmente. No existe master Preocupaciones:

Overhead por el token latencia

Unico punto de falla

(token) T data (nada para enviar) T 5: DataLink Layer 5-38

Resumen de protocolos MAC

Canal particionado,

en tiempo, frecuencia

Time Division, Frequency Division

Acceso Randómico

(dinámico),

ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD Escucha la portadora: fácil en algunas

tecnologías (cableada), difícil en otros (inalámbrico)

CSMA/CD usado en Ethernet CSMA/CA usado en 802.11

Tomando turnos

polling desde un sitio central, token passing Bluetooth, FDDI, IBM Token Ring

Capa de enlace

(14)

Direcciones MAC y ARP

Dirección IP 32-bit:

Dirección de capa de red

Usado para que el datagrama llegue a su destino en una

subnet IP

Dirección MAC (o LAN o física o Ethernet):

funcion:llevar la trama dese una interface a otra interface

conectada físicamente a la misma red

Dirección MAC de 48 bit (para la mayoría de LANs)

• quemada en la ROM de la NIC, también algunas veces configurable por software

Dirección LAN y ARP

Cada adaptador en la LAN tiene una única dirección LAN

Dirección Broadcast = FF-FF-FF-FF-FF-FF = adaptador 1A-2F-BB-76-09-AD 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 71-65-F7-2B-08-53 LAN (cableado e inalámbrico)

Direcciones LAN (más)

Direcciones MAC asignación administrada por la IEEE

Los fabricantes compran una porción del espacio de direcciones MAC (para asegurar irrepetibilidad) analogía:

(a) Dirección MAC : como el número de cédula de identidad

(b) Dirección IP: como la dirección postarl Direcciones MAC planas ➜ portabilidad

Puede moverse una tarjeta LAN de una LAN a otra

Direcciones IP son jerárquicas y NO portables

direcciones depende de la subnet IP a la cual el nodo

(15)

ARP: Address Resolution Protocol

Cada nodo IP (host, router) en una LAN tiene una tabla ARP

Tabla ARP : correspondencia de direcciones IP/MAC para algunos nodos de la LAN

< dirección IP ; dirección MAC; TTL>

TTL (Time To Live):

tiempo después del cual la dirección mapeada será olvidad (típicamente 20 min)

Pregunta:como determinar La dirección MAC de B Conociendo su dirección IP?

1A-2F-BB-76-09-AD 58-23-D7-FA-20-B0 0C-C4-11-6F-E3-98 71-65-F7-2B-08-53 LAN 137.196.7.23 137.196.7.78 137.196.7.14 137.196.7.88 5: DataLink Layer 5-44

Protocolo ARP: La misma LAN

(network)

A quiere envier un datagrama a B, y la dirección MAC de B no esta en la tabla ARP de A.

Un paquete de consulta ARP broadcastsconteniendo la dirección IP de B es enviado

Dirección destino MAC =

FF-FF-FF-FF-FF-FF

Todas las máquinas en la

LAN reciben la consulta ARP

B recibe el paquete ARP,

contesta a A con su dirección MAC

La trama es enviada a la

dirección MAC de A (unicast)

A cachea (guarda) el mapeo de direccioes IP-to-MAC en parejas en su direcci tabla ARP hasta que la información se convierta en vieja (times out)

soft state: la information

vieja expira a menos que sea actualizada (refrescada) ARP es “plug-and-play”:

Los nodos crean sus tablas

ARP sin intervención del administrador de red 5: DataLink Layer 5-45

Direccionamiento: enrutamiento a

otra LAN

R 1A-23-F9-CD-06-9B 222.222.222.220 111.111.111.110 E6-E9-00-17-BB-4B CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.112 111.111.111.111 A74-29-9C-E8-FF-55 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A

Escenario: envío de un datagrama desde A a B via R,

asuma que A conoce la dirección IP de B

2 tablas ARP en el router R, una para cada red IP (LAN)

(16)

A crea un datagrama IP con origen A, destino B

A usa ARP para obtener la dirección MAC de R para 111.111.111.110

A crea una trama de enlace de datos con la dirección MAC de R

como destino, la trama conitene un datagrama IP A-to-B

La NIC de A envía la trama

La NIC de R recibe la trama

R remueve el datagrama IP de la trama Ethernet, mira si esta destinado para B

R usa ARP para obtener la dirección MAC de B

R crea una trama que contiene el datagrama IP A-to-B y lo envía a B

R 1A-23-F9-CD-06-9B 222.222.222.220 111.111.111.110 E6-E9-00-17-BB-4B CC-49-DE-D0-AB-7D 111.111.111.112 111.111.111.111 A 74-29-9C-E8-FF-55 222.222.222.221 88-B2-2F-54-1A-0F B 222.222.222.222 49-BD-D2-C7-56-2A 5: DataLink Layer 5-47

Capa de enlace

Ethernet

Tecnología LAN alambrada “dominante” : barata $20 por NIC

Tecnología LAN usada primero ampliamente simple, barata comparada con LANs token y

ATM

Se ha mantenido con velocidades: 10 Mbps – 10 Gbps

Bosquejo de la Ethernet de Metcalfe

(17)

Topología estrella

Topología de bus muy popular a mediados de lo 90s

Todos los nodos están en el mismo dominio de colisión

(pueden colisionar con cualquier otro)

Hoy: prevalece la topología estrella

Un switchactivo en el centro

Cada “spoke” core un protocolo Ethernet (separado) Los

nodos no colisionan unos con otros

switch

bus: coaxial cable _star

Estructura de la trama

Ethernet

El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro paquete de otro protocolo de red) en una

trama Ethernet

Preambulo:

7 bytes con un patrón 10101010 seguidos por un byte con el patrón 10101011

usado para sincronización con el receptor, velocidad del reloj de transmisor

Estructura de la trama Ethernet

(más)

Direcciones:6 bytes

Si el adaptador receptor recibe una trama que concuerde

con la driección destino o con dirección broadcast (ejemplo paquete ARP), el pasa el dato del frame al protocolo de capa de red

De otra manera, el adaptador descarta la trama

Tipo:indica el protocolo de capa superior (mayormente IP pero puede haber otras opciones como Novell IPX, AppleTalk)

CRC:Revisado en el receptor, si un error es detectado, la trama es descartada

(18)

Ethernet: no confiabe, no orientado a

la conexión

No orientado a la conexión (connectionless):no hay handshaking entre las NICs del transmisor y el receptor

No confiabler (unreliable):La NIC del receptor no envía acks o nacks a la NIC transmisor

flujo de datagramas que pasan a la capa de red pueden tener

gaps (datagramas perdidos)

gaps serán llenados si la aplicación utiliza TCP De otra forma la aplicación verá los gaps

Protocolo MAC Ethernet: sin ranurasCSMA/CD

Algoritmo Ethernet CSMA/CD

1. NIC recibe el datagrama desde la capa de red , crea la trama

2. Si la NIC sensa

desocupado el canal, inicia la transmisión del a trama si la NIC sensa el canal ocupado, espera hasta que el canal se desocupe y luego transmite

3. Si el NIC transmite toda la trama sin detectar otra transmisión, el NIC tuvo exito!

4. Si el NIC detecta otra transmisión mientras estaba transmitiendo, aborta y envía una señal de jam

5. Después de abortar, el NIC entra al algoritmo

exponential backoff: despué de la colisiónmth, el NIC escoje

randomicamente K de {0,1,2,…,2m_-1}.NIC espera

K·512 bit times, regresa al paso 2

Ethernet’s CSMA/CD (más)

Señal Jam:asegura que todos los transmisores están enterados de la colisión; 48 bits

Bit time:.1 microsegundo para Ethernet de 10 Mbps Ethernet ;

para K=1023, tiempo de espera es 50 msec

Exponential Backoff:

Objetivo: adaptar los

intentos de retransmisione a un estimado de carga actual

Carga pesada: espera

randomica será larga

Primera colisión: escoje un K

entre {0,1}; retardo es is K· 512 bit transmission times

Despúes de la segunda colisión: escojerá K entre {0,1,2,3}…

Luego de 10 colisiones, se escojerá a K entre (0,1,2,3,4,…,1023}

(19)

Eficiencia CSMA/CD

Tprop= máximo retardo de propagación entre dos nodos de la LAN

t_trans= tiempo para transmitir una tram de tamaño máximo

eficiencia se acerca a 1

cuando tpropse acerca a 0

cuando t_transse acerca a infinito

Mejor desempeño que ALOHA: y además simple, barato y descentralizado

!

trans prop/t t efficiency 5 1 1 + = 5: DataLink Layer 5-56

802.3 Ethernet Standards: Capas enlace & física

algunosdiferentes estandares Ethernet

En común el protocolo MAC y el formato de la trama Velocidades diferentes: 2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps,

1Gbps, 10G bps

Medio de capa física diferente: fiber, cable

application transport network link physical MAC protocol and frame format

100BASE-TX

100BASE-T4

100BASE-FX 100BASE-T2

100BASE-SX 100BASE-BX

fiber physical layer copper (twister

pair) physical layer

Codificación Manchester

Usada en 10BaseT

Cada bit tiene una transición

Permite a los relojes en los nodos transmisor y receptor sincronizarse con el otro

(20)

Capa de enlace

Hubs

… capa física (“tontos”) repetidores:

Los bits entrantes por un enlace salen por todos

los otros enlaces a la misma velocidad

Todos los nodos conectados a un hub pueden

colisionar con otro

No hay buffering de trama

No hay CSMA/CD en un hub: las NICs de los

hosts detectan las colisiones twisted pair

hub

Switch

Dispositivo de capa de enlace: más listo que

un hub, toma rol activo

guarda, forward tramas Ethernet Examina las direcciones MAC de las tramas

entrantes, selectivamenteforward la trama a uno o algunos enlaces de salida cuando la trama es entregada en un segmento usa CSMA/CD para acceder al mismo

transparente

Los hosts desconecen la presencia de los

switches

(21)

Switch: permiete múltiples

transmisiones simultáneas

Los hosts tienen conexiones

directas dedicadas al switch

El switch hacen buffer de los

paquetes

Protocolo Ethernet es usado en

cada enlace de entrada, no hay colisiones; full duplex

Cada enlace está en su propio

dominio de colisión switching: simultáneamente

A-to-A’ y B-to-B’ , sin colisiones

No es posible con el hub tonto

A A’ B B’ C C’

switch with six interfaces (1,2,3,4,5,6) 1 2₃ 4 5 6 5: DataLink Layer 5-62

Tabla del Switch

P:Como el switch conoce que A’ es alcanzable via interface 4, B’ es alcanzable via interface 5?

R:cada switch tiene unatabla de

switch, en cada entrada:

Dirección MAC del host, interface

para alcanzar al host, tiempo Parecido a una tabla de

enrutamiento!

P:como se crean las entradas, como

se mantienen en la tabla de switch?

Algo parecido a los protocolos de

enrutamiento? A A’ B B’ C C’

switch with six interfaces (1,2,3,4,5,6) 1 2₃ 4 5 6 5: DataLink Layer 5-63

Switch: auto-aprendizaje

El switchaprendecual hosts puede ser alcanzado a través de cual interface

Cuando una trama es

recibida, el switch “aprende” la localización del transmisor: segmento de LAN entrante Graba la pareja transmisor/localización en la tabla de switch A A’ B B’ C C’ 1 2₃ 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’

MAC addr interface TTL

Tabla Switch (inicialmente vacía)

(22)

Switch: filtro/entrega de trama

Cuando la trama es recibida:

1. Graba el enlace asociado con el host transmisor 2. Busca en la tabla de switch usando la dirección

destino MAC

3. if la entrada es encontrada para el destino

then {

if destino esta en el mimo segmento del cual la trama arribo

thendescarta la trama

elseentregue la trama a la interface indicada

} elseinundar

forward en todos menos en la interface Por donde fue recibido

Auto-aprendizaje,

ejemplo de

forwarding:

A A’ B B’ C C’ 1 2₃ 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’

MAC addr interface TTL

Tabla de Switch (inicialmente vacío) A 1 60 A A’ A A’ A A’ A A’ A A’

Destino de la trama

no conocido:

inundación

A’ A

Localización conocida

para el destino A :

A’ 4 60

envío selecitivo

Red institucional

to external network router IP subnet mail server web server

(23)

Switches vs. Routers

Ambos son dispositivos store-and-forward

routers: dispositivos de capa de red (examina los headers

de capa de red)

switches son dispositivos de capa de enlace

Los routers mantienen las tablas de enrutamiento, implementan los algoritmos de enrutamiento Los switches mantienen las tablas de switches,

implementa filtering, algoritmos de aprendizaje

A switch using VLAN software

(24)

Capa de enlace

Control de Enlace de datos punto a

punto

Un transmisor, un receptor, un enlace: más fácil que el enlace broadcast:

no Media Access Control

no necesita un direccionamiento MAC explícito ejemplo, enlace dialup, línea ISDN

Protocolos populares punto a punto de control de enlace de datos:

PPP (point-to-point protocol) HDLC: High level data link control

Requerimientos del diseño PPP [RFC

1557]

packet framing:encapsulación del datagrama de capa de red en una trama de enlace de datos

Lleva el dato de la capa de red de cualquier

protocolo de capa de red (no solamente IP) al mismo tiempo

Transparencia de bit:deberá llevar algún patrón de bit en el campo de datos

Detección de errores (no corrección)

connection liveness:detecta, falla en la señal de enlace y le informa a la capa de red

Negociación de direccionamiento de capa de red: endpoint puede aprender/configurar cada una de las otras direcciones de red

(25)

PPP ( no-requerido)

no corrección de errores/recuperación no control de flujo

Entrega fuera de orden OK

No necesidad de soportar enlaces multipuntos (Ejemplo, polling)

Recuperación de errores, control de flujo, re-ordenamiento de datos todo esto relegado a las capas superiores!

Trama de Datos PPP

Flag:delimitador (framing)

Address (dirección): solamente una opción, no hace nada

Control:no hace nada; en el futuro posiblemente múltples campos de control

Protocolo:protocolo de capa superior al cual la trama es entregada(ejemplo, PPP-LCP, IP, IPCP, etc)

Trama de datos PPP

info:dato de la capa superior que es llevado check: para detección de error, cyclic redundancy

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Byte Stuffing

requerimiento

“transparencia de datos” : campo de datos deberá permitirsele incluir el patrón de flag <01111110>

P: si se recibe <01111110> es dato o flag?

Transmisor:añade (“stuffs”) extra byte < 01111101> después de cada byte de dato< 01111110>

Receptor:

Dos bytes 01111101 en una fila: descartar el

primer byte, continue la recepción de datos

Solo 01111110: byte de flag

Byte Stuffing

flag byte pattern in data to send

flag byte pattern plus stuffed byte in transmitted data

PPP Data Control Protocol

Antes del intercambio de datos de la capa de red, los peers de enlace de datos deben, Configurar el enlace PPP

(longuitud max. de la trama, autenticación)

Aprender/configurar la red información de capa

Para IP: carry IP Control

Protocol (IPCP) msgs (protocol field: 8021) para configurar/aprender direcciones IP