capa de enlace 01

1

La Capa de Enlace de Datos proporciona los siguientes servicios a la Capa de Red:

Agrupar los bits de la Capa Fsica en marcos o tramas

Control de flujo

Deteccin de errores

Control de errores

Direccionamiento

La Capa de Enlace de Datos

Host A

(Origen)

Host B

(Destino)

4

3

2

1

4

3

2

1

Trayectoria

de datos

virtual

Trayectoria

de datos real

Servicio proporcionado a la capa de red

2

Enmarcado:

Caracteres de inicio y fin de caracteres, con relleno de caracteres:


Caracteres ASCII

soh eot Datos

caracter de inicio soh (inicio de cabecera) 01H

caracter de fin eot (fin de transmisin) 04H

caracter de relleno esc (marca de aparicin de datos especiales) 1BH

carcter

soh

eot

esc

caracter enviado

esc x

esc y

esc z

3

Ejm: En la transmisin de un archivo de texto ASCII en RS232.


soh eot esc esc

Datos

carcter

soh

eot

esc

caracter enviado

esc x

esc y

esc z

4

Ejm: En la transmisin de un archivo de texto ASCII en RS232.


Relleno de caracteres (a) Los datos originales (b) Datos transmitidos

soh eot esc esc

soh eot z esc esc esc esc x y z

Datos

(b)

(a)

carcter

soh

eot

esc

caracter enviado

esc x

esc y

esc z

5

Indicadores de inicio y fin, con relleno de bits:

Cada marco comienza y termina con un patrn especial de bits: 01111110 -byte indicador

Relleno de un bit 0 cada cinco 1s consecutivos

Relleno de bits (a) Los datos originales (b) Datos transmitidos (c) Los datos como se guardan

en la memoria del receptor

Bits de relleno

(a)

(c)

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

01111110 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 01111110

(b)

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


Byte indicador

de inicio Byte indicador

de fin

6

Control de flujo:

Es la tcnica utilizada para asegurar que la entidad de transmisin no sobrecargue a la entidad receptora

Se prohibe el envo de marcos hasta que el receptor lo haya autorizado

Espera

confirmacin


Transmisor A Receptor B

7

Protocolo simplex de Parada y Espera

1. Los datos se transmiten una trama a la vez

Datos

Receptor B

Protocolo simplex de parada y espera

Transmisor A

2. Hay un espacio

finito en el buffer del

receptor

3. El canal de comunicacin

entre las capas de enlace no

pierde tramas

4. El problema que se debe evitar es que el transmisor sature al receptor

5. El receptor enva un acuse, por

cada trama recibida exitosamente

6. El canal fsico es semiduplex

Acuse

7. Al recibir el acuse el transmisor esta

autorizado a enviar la siguiente trama


8 Utilizacin del enlace mediante parada y espera

(tiempo de transmisin de trama = t trama, tiempo de propagacin = t p )

A

trama

B

A B

A B

t = 0

A B

t trama

A B

A B

A B

A B

A B A B

t p > t trama t p < t trama

ACK


t p

t trama + t p

t trama + 2 t p

ACK

t = 0 trama

t trama + t p

t trama + 2 t p

t trama

t p

9

# 1

Receptor B

Protocolo no es eficiente

Transmisor A

ACK


# 2

ACK

# n

ACK

Eficiencia : = t trama

t trama + 2t p

t trama

ACK

t p

t trama + t p

t trama + 2 t p

Protocolo simplex de Parada y Espera

x 100%

10

Protocolo de Ventana Corrediza

2. Se transmiten W tramas

consecutivamente, cada trama un nmero

de secuencia

Datos

Receptor B

Protocolo de Ventana Corrediza

Transmisor A

3. El receptor reserva

memoria temporal

para almacenar W

tramas

4. El canal de comunicacin

entre las capas de enlace no

pierde tramas

5. El receptor envia un

acuse, con el numero de

secuencia que espera recibir

7. El canal fsico es duplex, se

incorporan datos a los acuses

enviados

Acuse

Datos Datos Datos

1. Al emisor se le permite

enviar W tramas sin tener

que esperar ningun acuse

Datos

6. Se aprovecha mejor el ancho de

banda


11

# 1

Receptor B

x 100%

Transmisor A

ACK


Eficiencia : = w x t trama

t trama + 2t p

Protocolo de Ventana Corrediza o Deslizante

# 2 # 3 W

# 1

= 1 Si w x t trama t trama + 2t p

W (eficiencia)

A y B acuerdan el

nmero de tramas que

A puede enviar y que B

puede recibir ese

numero de tramas es

W.

12

Tramas ya transmitidas

Tramas temporalmente

almacenada, hasta ser

confirmadas Ventana de tramas que se

pueden transmitir

... 0 2 3 4 5 ... 1 6 7 0 2 3 4 5 1 6

La ventana se cierra por

el lmite inferior cuando

se envan tramas

La ventana se abre por el

lmite superior cuando se

reciben ACKs

(a) Desde el punto de vista del

transmisor

Tramas ya recibidas

Ventana de tramas que se

pueden aceptar

... 0 2 3 4 5 ... 1 6 7 0 2 3 4 5 1 6

La ventana se cierra por

el lmite inferior cuando

se reciben tramas

La ventana se abre por el

lmite superior cuando se

envan ACKs

(b) Desde el punto de vista

del receptor

Nmero de secuencia

de las tramas

ltima trama

confirmada

ltima trama

transmitida

ltima trama

confirmada

ltima trama

recibida

Ventana corrediza de tamao 7 con nmero de secuencia de 3 bits


13

Sistema origen A

F0

Ejemplo de un protocolo ventana corrediza

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

Sistema destino B

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

F1

F2 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

RR3 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 F3

F4

F5

RR4

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

F6 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7


W = 7 W = 7

W = 4

W = 4

W = 7

W = 7

W = 7

W = 4

W = 3

W = 4

14

Nodo A Nodo B


Dos nodos vecinos (A y B) usan un protocolo con ventana deslizante con 3 bits para los

nmeros de secuencia, con un tamao de ventana W igual a 4. Supngase que A transmite y

B recibe, mostrar las distintas posiciones de las ventanas deslizantes para siguiente sucesin

de eventos:

a) Antes de que A enve ninguna trama.

b) Despus de que A enve las tramas 0, 1, 2 y B confirme 0 y 1 y despus que A haya

recibido las ACK.

Nodo A Nodo B

c) Despus de que A enve las tramas 3, 4 y 5 y B confirma 4 y la ACK 4 que se recibe en

A.

15

El bit de paridad (par o impar) que

se agrega al final de cada carcter

recibe el nombre de bit de paridad

vertical comprobacin de

redundancia vertical (VRC)

1 1 1 0 0 0 1 0

0 0 0 1 1 1 0 1

1 1 0 0 1 0 0 1

0 1 1 0 1 1 0 0


Deteccin de errores:

Mtodo de Paridad: Se agrega un bit a cada uno de los caracteres de enviados. El bit puede ser 1 0

Contando el bit de paridad, se tendr un nmero par (paridad par) de bits 1 un nmero impar (paridad impar) de bits 1

16

El bit de paridad (par o impar) que se agrega al

final de cada columna de un bloque de caracteres

recibe el nombre de bit de paridad horizontal

comprobacin de redundancia horizontal (LRC)

0 0 0 1 1 1 0 1

1 1 0 0 1 0 0 1

0 1 1 0 1 1 0 0

0 1 0 1 1 0 1 0

1 1 1 0 0 0 1 0


17

Cifra de Comprobacin o Checksum:

El transmisor trata cada par de caracteres como entero de 16 bits y calcula la suma

Si la suma es mayor de 16 bits se suman los bits de acarreo al total

Ejm: Hallar la suma de comprobacin de 16 bits para una cadena de texto pequea


48

H

65

E

6C

L

6C

L

6F

O

20 77

W

6F

O

72

R

6C

L

64

D

2E

.

4865 + 6C6C + 6F20 + 776F + 726C + 642E + acarreo = 71FC

71FA + 2 =71FC

4 8 6 5

6 C 6 C

6 F 2 0

7 7 6 F

7 2 6 C

6 4 2 E

2 7 1 F A

+

soh eot Bloque de datos con relleno de caracteres acarreo

checksum

18

Mtodo de Cdigo de Redundancia Cclica: Consiste en que la estacin emisora agregue al final de cada marco una informacin adicional

El transmisor y el receptor deben acordar un Polinomio Generador g(x)

Se anexa una Suma de comprobacin al final del marco, de tal manera que el polinomio representado sea divisible por g(x)

Cuando el receptor recibe esta informacin, intenta dividirlo entre g(x). Si hay residuo se determina que ha habido un error de transmisin


19

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

Marco: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1

G(x): x4 + x +1

Coeficientes del Polinomio: 1 0 0 1 1

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

1 1 0 0 0 0 1 0 1 0

Mensaje tras anexar 4 bits 0: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0

Mensaje transmitido: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0

(Residuo)

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

1 1 1 0

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

-

Para calcular la suma de comprobacin:

Si r es el grado de g(x). se anexa r bits 0 al

final del marco .Ejm: Si el marco es de 6 bits,

el grado del polinomio es 5

1 1 0 0 0 1 = x5 + x4 + x0

Se divide la cadena resultante de bits entre

g(x), usando la divisin de mdulo 2

Luego se resta el residuo al dividendo usando

la resta en mdulo 2 (or exclusivo)

El resultado es t(x): el marco mas la suma de

comprobacin


20

Ejemplo: Si se utiliza el Mtodo de Redundancia Cclica para la

deteccin de errores con polinomio generador x5 + x4 + x + 1 y se

desea enviar un mensaje 1 1 1 0 0 0 1 1 Cul es el mensaje

transmitido?


21

Ejemplo: Se ha recibido la siguiente trama: 11010110111110 dentro

del cual se encuentra los bits redundantes. La redundancia

corresponde al clculo realizado mediante la tcnica de

Codificacin de Redundancia Cclica (CRC) usando un polinomio

generador cuyos coeficientes son 10011. Determinar si la trama

recibida ha llegado correctamente. Si ha llegado correctamente cual

es el dato recibido.


22

Control de errores:

Se consideran 02 tipos de errores:

Trama perdida

Trama daada

Las tcnicas mas usadas para el control de errores son:

Deteccin de errores

Confirmacin positiva

Retransmisin despus de un intervalo de tiempo

Confirmacin negativa y retransmisin

Estos mecanismos se denominan genericamente como ARQ- Solicitud de Repeticin Automtica


23

1. Los datos se transmiten en una sola

direccin

Datos

Receptor B

ARQ con Parada y Espera

Transmisor A

2. El canal de comunicacin comete

errores: los marcos pueden llegar daados

o perderse 3. El receptor detecta la

falla del marco con la

suma de comprobacin

y descarta la trama

4. El transmisor utiliza un

temporizador que cuando expira sin

recibir un acuse reenvia la trama


Caso a

Datos


24

ACK

Receptor B Transmisor A

1. La trama se recibe exitosamente pero el acuse daa

Datos

3. Para evitar tramas duplicadas el

transmisor pone un nmero de secuencia de

1 bit ( 0 1) en el encabezado

1

2. El temporizador se

termina y se reenvia la trama

Caso b



25

B A

Expiracion

del contador

temporal

Se pierde la

trama 0

A retransmite

B A

Expiracion

del contador

temporal

Se pierde

ACK 0

A retransmite B descarta la

trama

duplicada



26 ARQ con vuelta atrs n

ARQ con vuelta atrs N

F2


2. El receptor descarta todos las

tramas despues de la trama

defectuosa

3. El receptor enva una

confirmacin negativa

REJ F1

F0 F1 F7

1. El transmisor emitira

tramas con numeros de

secuencia

4. El transmisor reenva a partir

de F1

F3 F1 F2 F7


27

B A

4, 5 y 6

retransmitidas

B A

Expiracin

del contador

temporal

Descartado

por el

receptor


ARQ con vuelta atrs n

28

ARQ con Rechazo Selectivo

F2


2. El receptor descarta la trama

defectuosa y almacena las correctas

3. El receptor envia una

confirmacion negativa

SREJ F1

F0 F1 F7

1. El transmisor emitira

tramas con numeros de

secuencia

4. El transmisor solo reenvia la

trama F1

F1

5. Cuando reciba la trama faltante

envia todas las tramas en orden a la

capa de red


29

B A

4 retransmitida

B A

Expiracin

del contador

temporal

Almacenados

temporalmente

por el receptor

ARQ con Rechazo Selectivo


30

Control de errores


ARQ con parada y espera


ARQ con rechazo selectivo

Basados en la tcnica de

Ventana Corrediza



F0

F1

F2

REJ 1

F1

F2

F3

RR 4

Es la tcnica de control de errores ms usada

En caso de falla, el receptor enva una confirmacin negativa

31



ARQ con rechazo selectivo

F0

F1

F2

SREJ 1

F1

F4

F3

Desventaja: Complicaciones en la

implementacin

Lgica adicional para ordenar las tramas en el receptor

Lgica adicional para enviar una trama fuera de orden en el transmisor

Mayor memoria temporal en el receptor para almacenar las tramas en

desorden, hasta recibir la trama que

falta y entregar todas las tramas en

orden, al software de las capas

superiores

32


Cunto debe ser el tamao de ventana en el ARQ con rechazo

selectivo para evitar problemas de interpretacin en el receptor?

Ejm: Se tiene un ARQ con rechazo selectivo con nmeros de

secuencia de 03 bits y tamao de ventana 7. El transmisor A enva

tramas de 0 a 6 al receptor B. B recibe las tramas y enva la

confirmacin de las 7 tramas pero se pierde. Expira el temporizador

en A y retransmite la trama 0 Qu interpretacin errnea puede dar

B a esta transmisin?

33



F0

F1

F6

RR 7

F0

F7

RR 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

Inicialmente

W = 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 0

Expira el temporizador

A reenva trama 0

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 7

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 7

B acepta la trama 0 por que est

dentro de la ventana del receptor

siendo una trama duplicada.

B supone que F7 se ha perdido y

pide su retransmisin

34



F0

F1

RR 4

F0

RR 4

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

Inicialmente

W = 4

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 0

Expira el temporizador

A reenva trama 0

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 4

B rechaza la trama 0 (duplicada)

por que no est dentro de la

ventana del receptor

Solucin:

ARQ rechazo selectivo

Wmx = 2 n 1

ARQ vuelta atrs N

Wmx = 2 n - 1 F2

F3

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

W = 4

35

La Familia HDLC (Control de Enlace de Datos de Alto Nivel)

HDLC

LAP-B

(X.25)

LAP-D

(ISDN)

V.120

(ISDN)

LLC

(LANs)

LAP-M

(V.42)

LAP-X

(Teletex)

LAP-F

(FR)


36

Bits

Formato estndar de una trama HDLC

8 extensible

Direccin Control

8 16

Datos

Longitud variable

Secuencia de

control (FCS)

8 16 32 8

Campo de direccin:

identifica siempre la estacin

secundaria que est enviando

o que va a recibir un marco

Campo de informacin: la

informacin es contenida en este

campo. Su longitud no esta

definida por norma, pero debe ser

mltiplo de 8 bits.

Campo de secuencia de comprobacion de trama

(FCS): Supervisa y detecta errores en el marco

recibido. Utiliza el cdigo de redundancia cclica

CRC

Cabecera Cola

Campo de control: establece las funciones de

control :nmeros de secuencia y acuses. Define

tres tipos de marcos: Informacin, Supervisin y

No numerada

Flag de inicio

01111110 (7E)

Flag de fin

01111110 (7E)

Flag de inicio y fin : Se usa para establecer y mantener la sincronizacin. Se utiliza insercin de bits 0 cada cinco bits 1 consecutivos en el campo de informacin como relleno.


37

Campo de Control de Informacin - I: Se usa para indicar que se transportan datos de usuario

Transporta confirmacin positiva de los marcos recibidos

El tamao mximo de ventana permitido es de 7 de 127 bits

Bits 3

Secuencia

N(s) P/F

1

0

1 3

Siguiente

N(r)

El primer bit en 0

identifica al marco de

informacin

P: Cuando la estacin

primaria enva un

comando. Bit 1

F: Cuando la estacin

secundaria enva una

respuesta. Bit 0

Indica el numero de

secuencia de la trama

que espera recibir

Campo de Control de un marco de Informacin

Indica el nmero

de secuencia

enviada


38

Campo de Control de Supervisin - S: Son usadas para llevar a cabo el control de flujo y el control de errores

Confirma la recepcin de los marcos i

No transportan informacin al usuario

Bits

Campo de Control de un marco de Supervisin

2

Tipo P/F

1

1

1 3

Siguiente

N(r)

El primer bit en 1 y el

segundo en 0

identifica al marco de

supervisin

00: Receptor listo - RR

01: Receptor no listo - RNR

10: Rechazo - REJ

11: Rechazo selectivo - SREJ

0

1

Sirve para obligar a la otra

mquina a enviar un marco de

supervisin


39

Campo de Control de No Numerada - U: Se usan en las fases de conexin y desconexin

No tienen nmero de secuencia, ni acuse

Bits

Campo de control de un marco No Numerado

2

Tipo P/F

1

1

1 3

Modificador

El primer bit en 1 y el

segundo en 1

identifica al marco no

numerado

1

1


40

Funcionamiento del protocolo HDLC: Implica tres fases: Iniciacin, Transferencia de datos, Desconexin

La fase de iniciacin sirve para:

Avisar al otro extremo sobre la solicitud de la iniciacin

Especificar el modo de operacion : NRM,ABM,ARM

Especificar los nmeros de secuencia de 3 7 bits

B A

SABM

UA

Expiracin

del contador

de tiempo SABM

DISC

UA Iniciacin de enlace y desconexin


41

La transferencia de datos se da una vez establecida la conexin lgica, entonces ambos lados pueden empezar a enviar datos

Intercambio de

datos

Receptor

ocupado

Recuperacin de un

rechazo

B A

I, 0, 0

N(s) N(r)

I, 0, 1

I, 1, 1

I, 2, 1

I, 1, 3

I, 3, 2

I, 3, 4

I, 2, 4

RR 4

B A

I, 3, 0

RNR, 4

I, 4, 0

RR, 0, P

RNR, 4, F

RR, 0, P

RR, 4, F

B A

I, 3, 0

REJ 4

I, 4, 0

I, 5, 0

I, 4, 0

I, 5, 0

I, 6, 0

RR 7

Recuperacin de una

expiracin de

temporizador

B A

I, 2, 0

RR 3 I, 3, 0

RR, 0, P

RR , 3, F

Expiracin

del

contador

I, 3, 0

RR 4


42 Ejemplo explicativo del Protocolo HDLC

B

I, 0,0

A

I, 1,0

I, 2,0

RR, 3

I, 3,0

I, 4,0

I, 5,0

SABM

UA

Esta

ble

cim

ien

to

de

en

lace

B

I, 6,1

A

I, 7,1

I, 0,1

I, 1,1

I, 0,6

I, 2,2

I, 3,2

I, 1,2

RNR, 4

B

RR, 2, P

A

I, 4,2

Tra

nsfe

rencia

de

in

form

aci

n

RNR, 4, F

RR, 2, P

RNR, 4, F

RR, 4, F

I, 5,2

I ,6,2

B A

I, 5,2

REJ 5

I, 6,2

I, 7,2

FCS

error

DISC

UA

Lib

era

ci

n

de

en

lace

RR, 2, P

Tra

nsfe

rencia

de

in

form

aci

n

Tra

nsfe

rencia

de

in

form

aci

n

Tra

nsfe

rencia

de

in

form

aci

n


43

FCS

error

B A

I, 1,2

RR, 2, P

UA

B

I, 5,2

A

I, 4,2

UA

I, 6,2

(1)

(2)

(3)

(4)

(6)

(7)

I, 6,2

I, 7,2

(8)

(5)

SAMB

DISC

RR, 3, F

En una transmisin HDLC en Modo Balanceado Asncrono entre 02 estaciones se d el

siguiente intercambio de tramas de control y datos. Se emplea 03 bits para nmeros de

secuencia. Completar:


capa de enlace 01

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