Protocolos de capas inferiores Servicios de capa de enlace de datos

Protocolos de capas inferiores
Redes de
Computadoras
Servicios de capa de enlace de
datos
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Capa de enlace de red
z
Entrega confiable
–
–
z
Raramente usada en fibras ópticas u otros medios que
tienen baja tasa de error.
Usada en enlaces inalámbricos para reducir errores y evitar
retransmisiones.
Control de flujo
–
Cadenciamiento entre emisor y receptor.
Ensamble de marcos
z
z
La capa de enlace toma el flujo de bits de la capa
física y los agrupa en marcos.
Varios metodos son usados para delimitar los
marcos, dos usuales son:
–
–
Cuenta de caracteres.
Indicadores de inicio y fin.
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Control de errores
z
La capa de enlace se encarga de entrega
confiable de los marcos usando algun tipo de
control de errores.
z
Para control de errores se pueden usar:
–
–
Técnicas de detección de errores.
Técnicas de corrección de errores.
Control de errores: detección
z
El receptor detecta que hubieron errores
durante la transmisión.
z
Idealmente pide retransmisión
–
z
en ocasiones no es posible (e.g. canal simplex) y
simplemente se elimina el marco.
Algunas técnicas usuales:
–
–
checksum.
CRC (Cyclic Redundancy Check).
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Control de errores: corrección
z
Al detectar errores, el receptor trata de
corregirlos sin pedir retransmisión.
z
Se agrega información adicional que ayuda a
corregir los errores
–
z
códigos FEC (Forward Error Correction).
Algunas técnicas usuales:
–
–
BCH.
códigos Hamming.
Acceso al medio
z
Los nodos deben observar un orden para
accesar el medio de transmisión, el cual es
compartido.
z
Para ello hay diversos métodos de acceso al
medio, que se situan en la sub-capa MAC.
z
Algunos de los mas comunes son:
–
–
CSMA (Carrier Sense Multiple Access).
Token passing.
4
Ethernet
Ethernet
z
z
z
Diagrama presentado por Bob Metcalfe en
1976 para explicar su invento.
El primer prototipo experimental lo
desarrollaron en 1972 en Xerox PARC.
El estándar asociado es IEEE 802.3
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Método de acceso
z
Usa un método de acceso múltiple tipo CSMA con
detección de colisiones (CSMA/CD).
z
Las estaciones sensan el medio y si está
desocupado pueden transmitir.
z
Si dos o mas envían al mismo tiempo se produce
una colisión.
z
Al detectarse una colisión, las estaciones esperan
un tiempo aleatorio antes de reintentar la
transmisión.
CSMA/CD
6
CSMA/CD
z
Caso peor en CSMA/CD
CSMA/CD
z
Diagrama de flujo de CSMA/CD
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Formato de marcos 802.3
z
z
z
El preámbulo tiene el patrón 10101010.
El delimitador de inicio tiene 10101011.
El marco mas pequeño debe ser de 64
bytes; si no hay datos debe ponerse un
relleno.
Ethernet
Direcciones MAC:
z Tienen una longitud de 48 bits, donde los
primeros 24 son un identificador del
fabricante (OUI = Organization Unique
Identifier).
z El OUI es asignado por el IEEE.
z Ver:
–
http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt
8
Token ring
Token ring
z
z
Definido originalmente por IBM.
Versión estándar IEEE 802.5
9
Método de acceso
z
z
z
z
z
Usa un método de acceso llamado de token
passing.
Un marco especial (el token) es transmitido
periódicamente.
El token pasa por todas las estaciones.
Si una desea transmitir, entonces anexa sus
datos al token, si no lo deja seguir.
Si un token con datos pasa por la estación
receptora, los datos son retirados y el token
sigue circulando.
Conmutación en LANs
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Conmutación en LANs
z
En una red con contención, al aumentar el
número de nodos bajará el desempeño
–
z
Los switches pueden proveer una solución a
este problema
–
z
Mayor tráfico en el medio compartido
Normalmente sin requerir cambiar cables y
tarjetas de red
Los switches se sitúan en la capa 2 del
modelo de referencia OSI
Conmutación en LANs
z
Un switch es, en principio, un puente (bridge)
multipuertos
–
–
z
Aisla el tráfico en segmentos
Los switches modernos presentan funciones mas
avanzadas
Capacidad de auto-aprendizaje
–
–
–
Al pasar los marcos por el switch se revisan las direcciones
MAC.
Si el destino es local al segmento, no se retransmite. Si
está en otro segmento y se conoce el puerto de salida, se
retransmite por ahí. Si no se conoce, se envía a todos los
puertos (menos por donde llegó).
Conforme esto sucede, se construye una tabla asociando
direcciones con puertos, para agilizar el proceso de
conmutación.
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Conmutación en LANs
Dos mecanismos básicos de conmutación:
z Store and forward
–
–
z
El switch recibe todo el marco, verifica el CRC, ve
direcciones fuente y destino y lo reenvía.
La latencia aumenta en proporción al tamaño del marco.
Cut-through
–
–
–
El switch no se espera a recibir todo el paquete, ni verifica
el CRC.
Solo espera recibir el encabezado para determinar la
dirección destino.
La latencia permanece constante, independientemente del
tamaño del marco.
Conmutación en LANs
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WLANs
WLANs
WLAN = Wireless Local Area Network
z Se incrementa su uso para acceso a Internet
z 802.11 es la tecnología WLAN mas popular
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Arquitectura 802.11
Modo de Infraestructura
Arquitectura 802.11
Modo Ad-Hoc
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802.11b
z
z
z
z
Algunas características:
Banda de frecuencias: 2.4 GHz
Ancho de banda nominal: 11 Mb/s (útil ~ 5.5
Mb/s)
Método de acceso: CSMA/CA
–
–
similar a Ethernet, mayor overhead
probabilidad de acceso equitativa
CSMA/CA=Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance
Marco 802.11
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802.11b
Mediciones en WLAN (802.11b)
z
Variación de calidad de la señal :
z
Variación de ancho de banda:
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Ancho de banda 802.11
Características 802.11
z
z
z
Probabilidad de acceso al canal de radio
equitativo
Overhead CSMA/CA (backoff, DIFS, SIFS,
…)
Influencia de hosts en modo degradado
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Bluetooth
z
Desarrollado inicialmente por Ericsson
–
–
z
z
Diseñado para conectar impresoras,
cámaras, laptops, etc.
Opera a distancias cortas de unos 10 m
–
z
ahora a cargo del Bluetooth SIG
es un consorcio industrial, no un cuerpo de
estándares
mas que nada un remplazo de cables
Banda de frecuencias de 2.4 GHz
Bluetooth
z
z
Soporte para enlaces punto a punto y punto
a multipunto.
Varias estaciones compartiendo el mismo
canal forman una piconet.
–
–
z
una unidad maestra y hasta 7 esclavas
varias piconets forman una scatternet
Usa una combinación de conmutación de
circuitos y de paquetes
–
el canal es ranurado y pueden reservarse ranuras
para paquetes síncronos
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Bluetooth
z
scatternet Bluetooth
Bluetooth
z
z
z
Es mas bien una WPAN (Wireless Personal
Area Network).
El grupo IEEE 802.15 estudia WPANs.
Se estudia la interferencia de Bluetooth con
802.11
–
–
Bluetooth transmite “a ciegas” sin atender si otros
sistemas estan en la misma banda.
Otras fuentes de interferencia en los 2.4 GHz son
los hornos de microondas.
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Bluetooth
z
Pila de protocolos Bluetooth
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