Download - Capa de Enlace 03.pdf
1
•La capa de enlace se divide en dos subcapas:
•Las Subcapa de Acceso al Medio- MAC
•Control de Enlace Lógico- LLC
•La IEEE 802 ha desarrollado una arquitectura que incluye el
desarrollo de estas dos subcapas
Modelo de Referencia
IEEE 802
Normas
IEEE802
Puntos de
Acceso al
Servicio LLC
(LSAP)
Aplicacion
Presentacion
Sesion
Transporte
Red
Enlace de
datos
Fisico
Medio de
Transmisión
Control de Acceso
al medio -MAC
Control de Enlace
Logico -LLC
Fisico
Medio de
Transmisión
Protocolos de
las capas
superiores
- Codificación/decodificación
- Generación/eliminación de preámbulo
- Transmisión /recepción de bits
- Topología de red
- Especificación del medio de TX
- Ensamblado de datos en tramas
- Detección de errores
- Control de Acceso al Medio- MAC
- Interfaz con las capas superiores
- Control de errores y de flujo
Redes LAN
2
Redes LAN
a) 1ra. Clasificación
Centralizada
Distribuida
•Técnicas de Control de Acceso al Medio:
Ejm: CSMA/CD (IEEE 802.3),
Ethernet
Ejm: IEEE 802.5
(Token Ring, FDDI)
Asíncrona
Síncrona
Rotación Circular: IEEE 802.5, IEEE 802.4
Contención: Aloha, CSMA/CD (IEEE 802.3),
Ethernet
Reserva: IEEE 802.6 b) 2da. Clasificación
Ejm: TDM, FDM
4
Anillo exterior
para transmisión
de datos
Anillo de red FDDI
Redes LAN
Anillo interior usado
solo en caso de
falla
FDDI
1. Rotación Circular:
Usa redundancia para recuperarse de fallas
Los anillos operan en sentido contrario
•Técnicas de Control de Acceso al Medio Asíncronas:
5
Estación que
implementa el
ciclo cerrado
Estación que
ha fallado
Anillo de red FDDI
Cuando el hardware FDDI
detecta una falla utiliza
el segundo anillo para
derivar el tráfico y permitir
que las estaciones
se comuniquen
Redes LAN
6
Ethernet vs IEEE 802.3:
• El término Ethernet se refiere a un estándar publicado en 1982, que usa el método CSMA/CD: Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones
Redes LAN
• Desarrollado por
Xerox Corp.
Intel Corp.
Digital Equipment Corp.
• Posteriormente, el comité 802 de la IEEE publica el estándar IEEE 802.3, similar a Ethernet que también usa el CSMA/CD
• Sin embargo, Ethernet es el que predomina en redes LAN
2. Contención:
7
Encapsulación Ethernet II (RFC 894) – Utilizada por TCP/IP
Bytes 6
Preámbulo Dir.
destino
Dir.
origen Tipo
6 2
Datos CRC
4
Inicio delimitador
de marco
7 1 0-1500
MTU= 1500 bytes
Relleno
0 - 46
Tamaño de Trama:
Mínimo : 46 (datos ó relleno) + 18 (cabecera y cola) = 64 bytes
Máximo : 1500 (datos) + 18 (cabecera +cola) = 1518 bytes
Cola Datos Cabecera
Redes LAN
8
IEEE 802.3
Redes LAN
• Versión compatible con Ethernet
• Tecnología de bus de difusión
• Control de Acceso distribuido
• Entrega del mejor esfuerzo (LLC 1)
IEEE 802.3 posee diversos esquemas de alambrado
Medio de
Transmisión
• Coaxial – 10 Base 5, 10 Base 2- Topología Bus
• Par trenzado – 10 Base T- Topología Estrella
• F.O – 10 Base F – Topología Estrella
9
• IEEE 802.3 como Ethernet emplean el CSMA/CD persistente -1
• Las estaciones detectan lo que están haciendo las demás estaciones y adaptan su comportamiento en base a ello
• CSMA/CD - con detección de colisiones: Las estaciones abortan sus transmisiones cuando detectan una colisión
• CSMA persistente -1: La estación transmite con una probabilidad de 1 cuando encuentra el canal en reposo
Redes LAN
10
1. La estación transmite si el medio esta libre.
2. Si el medio esta ocupado, la estación continua escuchando hasta que se encuentre libre el canal, en cuyo caso transmite inmediatamente.
3. Si se detecta una colisión durante la transmisión las estaciones transmiten una señal corta de alerta para asegurarse de que todas las estaciones constatan la colisión y cesan de transmitir.
4. Después de transmitir la señal de alerta se espera un intervalo de tiempo de duración aleatoria tras el cual se intenta transmitir de nuevo.
Marco Marco
Periodo de
transmisión
Periodo de
contención
t0 Ranuras de
contención
Marco
Periodo
inactivo
Marco
Tiempo
El CSMA/CD
Tiempo de ranura= 2 tiempo de propagación
Redes LAN
11 La detección de una colisión
A
El marco llega casi a B
en el momento t - ε
B
A B
A B
El colisión en el
momento t
El marco se envía
en el momento 0
A B
La ráfaga llega en
el momento 2t
Directiva de Latencia.-
Para evitar que el
transmisor no se de cuenta
de la existencia de una
colisión la señal tardara
como mínimo 51.2useg en
alcanzar su destino, es decir
02 veces el tiempo de
propagación
Redes LAN
12
• Algoritmo de Retroceso Exponencial Binario: Sirve para adaptar dinámicamente el número de estaciones que intentan transmitir:
• Con i, colisiones se escoge un número aleatorio entre 0 y 2i-1, y se salta ese número de ranuras
• Después de haber alcanzado 10 colisiones, el intervalo de aletorización se congela en 1023 ranuras
• Tras 16 colisiones se informa de un fracaso a la computadora
i = 1
2i-1 = 1
1ra. colisión
0 1 1 n 2 3
0 0 1
2da. colisión
1 n 2 3
i = 2
2i-1 = 3 0 1 2 3
2 0 3
3ra. colisión
1 n 2 3 i = 3
2i-1 = 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0
1 0 2
No hay colisiones
1 n 2 3
6
Rango a escoger
13
• Codificación Manchester: Es un mecanismo para que los receptores determinen sin ambigüedad el comienzo, la mitad y el final de cada bit.
• Facilita que el receptor se sincronice con el transmisor.
• Requiere doble BW que la codificación binaria.
1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 Corriente de bits
Codificación
binaria
Codificación
Manchester
Codificación en IEEE 802.3
Redes LAN
14
• IEEE 802.11 (CSMA/CA Acceso Múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones)
• Se utiliza en Redes LAN Inalámbricas, donde las computadoras portátiles usan señales de radio para comunicarse.
• No se utiliza el Protocolo CSMA/CD porque cuando escucha que hay otra transmisión, sólo transmite si nadie más lo hace.
• Es ineficiente porque lo que importa es la interferencia en el receptor y no en el transmisor.
Redes LAN
15
LAN Inalámbrica
•Problema de Estación Oculta: Una estación no puede detectar a un
competidor potencial por el medio, puesto que el competidor esta
demasiado lejos.
1. Cuando A transmite a B.
2. C escucha el medio y no como
está fuera de su alcance no
escucha la transmisión de A.
3. C transmite a B.
4. Se produce una interferencia
con la información de A.
Redes LAN
B C A
Cobertura de
la señal de A
Cobertura de
la señal de C
16
LAN Inalámbrica
•Problema de Estación Expuesta: Es la situación inversa.
1. B transmite a A.
2. C escucha el medio y no podrá
transmitir a D (pensando que el
medio está ocupado).
Redes LAN
B C A
Cobertura de
la señal de B Cobertura de
la señal de C
D
17
LAN Inalámbrica
•Problema de Estación Expuesta: Es la situación inversa.
1. B transmite a A.
2. C escucha el medio y no podrá
transmitir a D (pensando que el
medio está ocupado).
Redes LAN
B C A
Cobertura de
la señal de B Cobertura de
la señal de C
D
18
• “El problema es que antes de comenzar una transmisión una
estación debe saber si hay actividad o no alrededor del
receptor”.
Solución:
• En el IEEE 802.11 (CSMA/CA) el transmisor y receptor se envían
marcos de control, antes de transmitir para prevenir colisiones:
• El transmisor A envía a B, un marco corto de 30 bytes, RTS - Solicitud
de Envío, que contiene las direcciones MAC destino, MAC origen y
anuncia la longitud de la trama a transmitir.
• El receptor B envia a A, un marco corto de 30 bytes, CTS - Libre de
Envío, con la misma información del RTS, pero aceptando la
transmisión.
• El transmisor A comienza la transmisión.
Redes LAN
19
LAN Inalámbrica
•Para el caso del Problema de Estación Oculta.
1. Cuando A transmite a B, envía
un RTS.
2. B responde con un CTS
3. C escucha el CTS de B y no
transmite.
4. Se evita la colisión.
Redes LAN
B C A
Cobertura de
la señal de A
Cobertura de
la señal de C
RTS
CTS
20
LAN Inalámbrica
•Para el caso del Problema de Estación Expuesta.
1. B solicita transmitir a A con un
RTS .
2. A responde con un CTS a B
3. C solicita transmitir a D con un
RTS .
4. D responde con un CTS a C y
comienza la transmisión.
Redes LAN
B C A
Cobertura de
la señal de B Cobertura de
la señal de C
D
RTS
CTS
RTS
CTS
21
C A B RTS
E
D
Alcance del
transmisor de A
Alcance del
transmisor de B
C A B RTS
E
D
Protocolo CSMA/CA
Pueden ocurrir colisiones Ejm.: B y C pueden enviar marcos RTS a A en el mismo tiempo.
B y C esperan un tiempo aleatorio y reenvían
Redes LAN
RTS
22
IEEE 802.6: Doble Bus de Colas Distribuidas:
• Aplicable para redes MAN- Redes de Área Metropolitana.
• Formada por dos buses paralelos unidireccionales que conectan
estaciones de trabajo.
• Cada bus tiene un head-end que genera una cadena constante de
celdas de 53 bytes.
• Las estaciones se ponen “hacen cola” para transmitir – FIFO.
• Si el destino esta a la derecha utiliza el BUS A, de lo contrario el
BUS B.
• Para enviar una celda, una estación debe hacer una reservación,
estableciendo un bit de solicitud en el bus de reserva.
Redes LAN 3. Reserva:
23
RC=0
CD=0
Head-end
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
Bus A
Bus B
A B C D
RC=0
CD=0
E
RC : Contador de solicitudes
CD: Representa posición en
la cola.
Head-end
RC=1
CD=0
RC=1
CD=0
RC=1
CD=0
RC=0
CD=0
A B C D
RC=0
CD=0
E
REQ
Paquete
RC=2
CD=0
RC=0
CD=1
RC=1
CD=0
RC=0
CD=0
A B C D
RC=0
CD=0
E
REQ
Paquete
El contador RC
copia su información
a CD y se pone en
cero cuando tiene
un paquete por
enviar
Redes LAN
D desea transmitir a E
B desea transmitir a C
24
IEEE 802.6: Doble Bus de Colas Distribuidas
RC=1
CD=0
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
A B C D
RC=0
CD=0
E
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
RC=0
CD=0
A B C D
RC=0
CD=0
E
Paquete
Nuevamente el
head-end envía una
celda vacía, B está
al frente de la cola y
transmite sus datos
El Head-end genera
una celda vacía,
cuando pasa por D
los datos son
introducidos usando
un OR lógico.
El CD y RC de las
estaciones detrás de
D disminuyen en 1
DATOS
DATOS
Redes LAN