Cap 02 Capa de Enlace-Tecnologia LAN
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
CURSO: REDES TELEMATICAS
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
Ingeniería de Telecomunicaciones
Profesor Daniel Díaz [email protected]
Docente Asociado Tiempo Parcial FIEE-UNIDirector de Investigación y Desarrollo
Tecnológico del INICTEL-UNI
Copyright @ 2009Lima-Perú
CAPA DE ENLACE Y REDES LAN
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INTRODUCCIONINTRODUCCION
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CAPA DE ENLACE DE DATOS
Internet
Enlace de datos
Internet
Enlace de datos
Internet
Enlace de datos
Internet
Enlace de datos
Internet
Enlace de datos
Aplicación
Transporte
Internet
Enlace de datos
Aplicación
Transporte
Internet
Enlace de datos
Internet
Enlace de datos
Router Router Router
Router Router
Router
Aplicaciónfinal
Aplicaciónfinal
Enlace de datos
Switch
Enlace de datos
Switch
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Internet
Enlace de datos
Aplicación
Transporte
Internet
Enlace de datosRouter
Aplicación
Fa FbR1
R2
Fc
Fd
Tabla de enrutamiento
COMO FUNCIONA LA CAPA DE ENLACE DEDATOS
Decide enviar a la puerta de
enlace
Fa,Fb
Decide enviar al router R2
Fc,Fd
Fc,Fd
Dirección IP de origen IP1Dirección IP de destino IP2
propaga horizontal
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SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOSEnmarcado (Framing)
►Casi todos los protocolos de la capa de enlace encapsula cada uno de los datagramas de la capa de red.
Acceso de enlace►Un protocolo MAC especifica las reglas para que una trama sea transmitido en el enlace. Varía según el canal: punto-a-punto o broadcast
Envío confiable►Según sea el medio, puede ser necesario que la capa de enlace ofrezca una garantía en el envío de la trama entre los extremos de un enlace.
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SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOSControl de flujo
►Evita que el nodo receptor pueda saturar sus buffers y se origine pérdidas de trama.
Detección de error►Varios protocolos de la capa de enlace suministra mecanismos para detectar la presencia de uno o más errores.
Corregir error►Algunos protocolos de la capa de red sólo corrigen errores en la cabecera del protocolo (ej. ATM)
Half duplex y Full duplex
Son similares a la capa de transporte.Capa de transporte E2E y Capa de enlace entre
dos nodos conectado en un enlace
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ADAPTADOR DE COMUNICACION
Trama
Protocolo de la capa de enlace
►Tarjeta NIC
►En los adaptadores (NIC) se implementan el envío confiable, acceso al enlace, ►10Mbps, 100Mbps, 1Gbps
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TECNICAS DEDETECCION Y
CORRECION DEERRORES
TECNICAS DEDETECCION Y
CORRECION DEERRORES
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Datos Datos E
E = f (datos)
informacióna transmitir
Transmisor
Datos E
Receptor
E´ = f (datos) E=E´SI
NO
Error
Correcto
DETECCION DE ERRORES
Todo proceso de detección se basa en losiguiente:
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CHEQUEO DE PARIDAD
Mensaje de Dde d bits
Mensaje D de d bits a sertransmitido:
Mensaje de Dde d bits
Al mensaje D se debeadicionar un (01) bit deparidad P
P
d+1 bits
El valor del bit P dependerá de:► Paridad par: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es par.► Paridad impar: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es impar.
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CHEQUEO DE PARIDAD BI-DIMENSIONAL
Mensaje D de d bits a ser transmitido sondivididos en i filas y jcolumnas:
d1,1 d1,2 d1,j
d2,1 d2,2 d2,j
di,1 di,2 di,j
...
...
...... ... ... ...
Paridad de filas
Par
idad
de
colu
mn
as
di+1,1 di+1,2 di+1,j
d1,j+1
d2,j+1
di,j+1
...
1 0 0 1 00 1 1 0 10 0 1 1 0
1 1 0 0 1
010
Paridad Par No hay error
1 0 0 1 00 1 0 0 10 0 1 1 0
1 1 0 0 1
010
Paridad Par Si hay error
bit errado
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COMPROBACION DE REDUNDANCIACICLICA-CRC
► Se considera un mensaje de D con d bits desplazado r bits.► El transmisor genera una secuencia R de r bits. Esta secuencia es denominada Secuencia de Comprobación de Trama o FCS► Se forma una nueva trama de d + r bits que sea divi- sible por un número predeterminado G de r + 1 bits.► Esta trama al ser recibida y dividida en el receptor por el mismo número G debe dar residuo cero.
CRC es uno de los códigos más usados paradetectar errores.El algoritmo se basa en lo siguiente:
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DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
Mensaje de Dde d bits
Se considera un mensaje D con d bits:
Se desplaza el mensaje Dhacia la izquierda r bits:
r bitsen cero
Mensaje de Dde d bits
Se selecciona r bits adicionales denominado R:
R conr bits
D
D.2r
R
El transmisor envía el siguiente mensaje:
Mensaje de Dde d bits
R conr bits
d+r bits
D.2r R
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DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
► Suma es equivalente a OR-Exclusivo.0 +00
0 +11
1 +01
1 +10
► Resta es equivalente a OR-Exclusivo.0 +00
0 +11
1 +01
1 +10
Algún detalle previo....Aritmética Módulo 2sin carry no borrow
x y
0110
x y
0011
0101
x y = x + y
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DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
D.2r REl transmisor envía la siguiente información
Se debe encontrar un Generador G con r+1 bits, tal que:D.2r R = nG
Divisor de r+1 bitsCociente (no usado en el algoritmo)
Encontrando el parámetro R:
Or-exclusivo en ambos lados:(D.2r R) R = nG R
Por propiedad: (x y) y = x
D.2r = nG R D.2r = nG + R
R es el residuo de dividircon G
D.2r
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Mensaje D de d bitsMensaje D de d bits
VISUALIZANDO
2r
Cociente (no usado)Cociente (no usado)Residuo Rde r bits
Residuo Rde r bits
FCS
Número predeterminadode r+1 bits
Número predeterminadode r+1 bits
Polinomio estandarizado
TRAMA ATRANSMITIR
TRAMA ATRANSMITIR
Residuo Rde r bits
Residuo Rde r bits
Mensaje D desplazador bits a la izquierda
Mensaje D . (2 ) : Desplazado a la izquierda r bits
Mensaje D . (2 ) : Desplazado a la izquierda r bits
r
000....000
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EJEMPLO
El mensajeD=11100110
1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 1
0 0 1 0 10 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 1 0 0 1
0 1 1 1 01 1 0 0 1
0 0 1 0 10 0 0 0 0
0 1 0 1 01 1 0 0 1
0 1 1 0 11 1 0 0 10 0 0 1 1
0 0 0 0 00 0 1 1 0
Generador G=11001.(r=4)
1 0 1 1 0 1 1 0
Obtener la tramaenviada a la red
1
1
0
0
0
0
0Resp) Trama a transmitir: 11100110 0110
http://www.ee.unb.ca/cgi-bin/tervo/math.pl
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POLINOMIO GENERADOR
► CRC-16 =x + x + x + 1.16 15 2
► CRC-16 =x + x + x + 1.16 12 5
► CRC-32 =x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + 1.
32 26 23 22 16 12 11
10 8 7 5 4 2
► P(X) = x + x + x + x + 1 = 1 0 1 0 0 0 1 1 0 19 7 3 2
Utilizado por Ethernet
http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/dl-pages/crc.html
Los polinomios se representan como:
Tres polinomios usados y estandarizados son:
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ARQUITECTURA DE UN CRC GENERICO
C n-1 C n-2 C 1 C 0
Trama
a1an-2an-1
Polinomio genérico:
x + a x + a x + . . . . . . + a x + a x + 1 1 2 n-2n-1
n n-1 n-2 2 1 0 0 00 1 11 0 11 1 0
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EJEMPLO DE GENERACION CRC
0 0 00 1 11 0 11 1 0
C 4 C 3 C 2
Trama
C 1 C 0
Mensaje = 1010001101Polinomio = 110101
0
0 0 0 0
0 0 0
0 0 1
1
C4 C3 C2 C1 C0 Entrada
0 0 0 0 0 1Inicial0 0 0 0 1 0Paso 10 0 0 1 0 1Paso 20 0 1 0 1 0Paso 3
0 1 1 1 0 0Paso 15
Trama = 1010001101 01110
FCS
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CODIFICACION MANCHESTER YMANCHESTER DIFERENCIAL
0 1 1 1
transición
0 0
No haytransición
0 0 1 1 1 1 0 1 0 1
Manchester
Manchesterdiferencial
Manchester Manchester diferencial
NOTA: El criterio de la codificación Manchester puede ser el opuesto (ver ej.)
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CODIFICACION DE LA TRAMA EN EL MEDIO
Trama a transmitir: 11100110 0110
http://www.ee.unb.ca/cgi-bin/tervo/encoding.pl
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CONCEPTO DE TRAMA
Trama
Protocolo de la capa de enlace
0000 0010 1000 1010 1000 1101 0101 0111 1111 0000 1000 0000 0000 0100 0101 0000 0000 1001 0011.... ....
Información enviada a través del adaptador NIC,por ejemplo:
0 2 8 a 8 d 5 7 f 0 8 0 0 4 5 0 0 9 3
Para un mejor análisis:
Cabecera de la Trama Datos de la Trama
Cabecera de laCapa superior
Datos de la cabecera de laCapa superior
Campo 1 Campo 2 Campo 3 Campo4 Campo n.........
a bits b bits c bits d bits j bits
..
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DIRECCIONES FISICASY PROTOCOLO ARP
DIRECCIONES FISICASY PROTOCOLO ARP
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DIRECCIONES FISICAS O MAC
La tarjeta de interfaz de redde la PC tiene una direcciónque lo identifica: física
La tarjeta de interfaz de reddel router tiene una dirección
que lo identifica: física
Cabecera dela trama
Datos de la Trama
Debe contener lasdirecciones físicasdel origen y destino
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DIRECCIONES FISICAS O MACEn una red Ethernet la dirección física o MAC es de 48 bits.
1 2 3 4 5 6
Identifica alFabricante
OUI: Organizational Unique Identifier
Identifica a laInterfaz
Dirección estandarizada por la IEEE.http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt
06 bytes = 48 bits
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CONSTITUCIÓN DE LA DIRECCION MAC1 2 3 4 5 6
I/G U/L
I/G.- Bit designa el tipo de dirección.►I/G=0 , Dirección tipo individual.►I/G=1 , Dirección tipo grupal (varios host con 1 direc)
U/L.- Bit designa la administración de la dirección.►U/L=0 , Dirección administrado universalmente(global).►U/L=1 , Dirección administrado localmente (en LAN).
Direcciones con U/L=0, sonasignadas por la IEEE.
Direcciones con U/L=1, sonasignadas por el administradorde red.
Existen 246
Direcc. globales
Bit menossignificativo(primero Tx)
Bit másSignificativo(último Tx)
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COMO CONOCER LA DIRECCION FISICAipconfig /all.
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DIRECCIONES IP – vs – DIRECCIONES FISICAS
Dirección física Ethernet 48 bitsDirección física Ethernet 48 bits
Dirección IP 32 bitsDirección IP 32 bits
Característica básica de la dirección IPv4.
Característica básica de la dirección física(MAC) en Ethernet.
Trama en Ethernet.Dirección MAC
de destinoDirección MAC
de origenTipo Datos
6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes
Aquí están las direccioneslógicas o IP
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USO DE LAS DIRECCIONES FISICAS
00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91
00 ac 9b 64 81 2c
200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4
200.1.2.1
La PC 200.1.2.2 envía datos a la PC 200.1.2.4► La PC 200.1.2.2 debe conocer la MAC de la PC 200.1.2.4 01 45 ea f0 48 91 00 02 45 7f c3 ab Tipo
Dato de la trama:IP dest 200.1.2.4
00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91
00 ac 9b 64 81 2c
200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4
200.1.2.1
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CASO ETHERNET
ARP → Address Resolution Protocol Protocolo de Asociación de Direcciones
ARP → Address Resolution Protocol Protocolo de Asociación de Direcciones
Se puede definir tablas que contengan:(las direcciones IP, Direcciones Físicas)
Codificar una dirección física dentro de unadirección de alto nivel (IP)
Se debe transformar las direcciones de altonivel (IP) a direcciones físicas (MAC):
Para definir las tablas, es necesario unprotocolo que los crea y/o actualice.
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PROTOCOLO ARP
IPa IPx IPb IPy
Dirección física Fa
Dirección física Fx
Dirección física Fb
Dirección física Fy
Deseo dirección física de IPb. Peroenvío mi IPa y Fa
Envío de dirección física Fb y dire- cción internet IPb
Almacenar(IPb,Fb)
Directo
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ACESSO A RED DISTANTE: PUERTA DEENLACE
Dato a IPb
Conozco la dirección IP de la puerta de enlace
1
ARP3
BROADCAST
Envío midirección MAC
4ARP 5
IPd Fd
6
IPa IPb
Fa Fd FbFc Fe
A B
IPd
Si no conozco la MAC de IPd, uso
ARP
2
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ACESSO A RED DISTANTE: EL PROXY ARP
Dato a IPb
Deseo conocer la dirección física de IPb
1
ARP2
BROADCAST
Host B no puede contestar.
Está en otra red
3
IPa IPb
Fa Fd FbFc Fe
A B
Asumo surepresentación
4
Ofrezco midirección MAC
5
PROXY
ARP 6
IPb Fd
7
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FORMATO DEL PROTOCOLO ARP
HARDWARE TYPE : Tipo de interfaz de hardware. Valor de 1 para Ethernet.PROTOCOL TYPE : Indica el protocolo de alto nivel. Valor de 0800 para IP.HLEN : Indica la longitud de la dirección hardware. Para Ethernet, es de 06 bytes (48 bits).PLEN : Indica la longitud de la dirección Internet (IP). Para IP, es de 04 bytes (32 bits).
OPERATION : Especifica la operación del protocolo ARP. 1 Solicitud ARP 3 Solicitud RARP 2 Respuesta ARP 4 Respuesta RARP
SENDER HARDWARE: Contiene la dirección hardware del transmisor y ocupa 06 bytes para Ethernet (48 bits).
SENDER IP: Contiene la dirección Internet IP del transmisor y ocupa 04 bytes para IP (32 bits).
TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)
TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor)
SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE
OPERATIONOPERATION
HARDWARE TYPEHARDWARE TYPE
HLEN (LongHw) PLEN (LongProt)
PROTOCOL TYPEPROTOCOL TYPE
SENDER IP (Direcc. IP del trans)
SENDER IP (Direcc. IP del trans.)
28 bytes
0 15 16 31
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ARP ENCAPSULADO EN UNA TRAMA
Trama Ethernet
Direcc.destino
Direcc.origen
Tipo0806
Datos
6 6 2 Mínimo 46 bytes
TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)
TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor)
SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE
OPERATIONOPERATION
HARDWARE TYPEHARDWARE TYPE
HLEN (LongHw) PLEN (LongProt)
PROTOCOL TYPEPROTOCOL TYPE
SENDER IP (Direcc. IP del trans)
SENDER IP (Direcc. IP del trans.)28 bytes
0 15 16 31
18 bytes de relleno
28 bytes del protocolo ARP
28 bytes del protocolo ARP
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ANALIZANDO ARP EN LA PCC:\>arp
Muestra y modifica las tablas de conversión de direcciones IP en direcciones físicas que utiliza el protocolo de resolución de direcciones (ARP).
ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr]ARP -d inet_addr [if_addr]ARP -a [inet_addr] [-N if_addr]
-a Pide los datos de protocolo actuales y muestra las entradas ARP actuales. Si se especifica inet_addr, sólo se muestran las direcciones IP y física del equipo especificado. Si existe más de una interfaz de red que utilice ARP, se muestran las entradas de cada tabla ARP. -g Igual que -a. inet_addr Especifica una dirección de Internet. -N if_addr Muestra las entradas ARP para la interfaz de red especificada por if_addr. -d Elimina el host especificado por inet_addr. inet_addr puede incluir el carácter comodín * (asterisco) para eliminar todos los hosts. -s Agrega el host y asocia la dirección de Internet inet_addr con la dirección física eth_addr. La dirección física se indica como 6 bytes en formato hexadecimal, separados por guiones. La entrada es permanente. eth_addr Especifica una dirección física. if_addr Si está presente, especifica la dirección de Internet de la interfaz para la que se debe modificar la tabla de conversión de direcciones. Si no está presente, se utilizará la primera interfaz aplicable.
Ejemplo: > arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09 .... Agrega una entrada estática > arp -a .... Muestra la tabla arp.
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IDEA DEL PROTOCOLO RARP
No tengo discoduro!!
Quien sabe cual es MI dirección IP ?
Que hacer ?
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Servidor RARP
Contienetodas las
direcciones IP
Mi dirección físicaes Fa , deseo saber
mi dirección IP
FaPor difusión
Utiliza el mismoformato que ARP
Directamente
PROTOCOLO RARP
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PROTOCOLO DEACCESO
MULTIPLE
PROTOCOLO DEACCESO
MULTIPLE
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CONCEPTOS BASICOS
►Punto-a-punto.- Un simple transmisor y un simple receptor están conectados en el extremo del enlace. Se debe considerar confiabilidad en el envío, control de flujo, detección de errores, etc. Ejemplos de protocolos: Point-to-Point Protocol (PPP) y High Level Data Link Control (HLDC).
Existen dos tipos de enlaces de red:
►Broadcast.- Varios transmisores y receptores están conectados a un mismo canal broadcast. Se necesita un protocolo de control de acceso al medio común.
LAN Ethernet e inalámbricos son ejemplos de tecnología de Capa de Enlace tipo broadcast
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CANALES DE ACCESO MULTIPLE
Medio alámbrico compartido Medio inalámbrico compartido
Satélite
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PROTOCOLOS DE ACCESO MULTIPLE
Se pueden clasificar en:►Protocolos de partición de canal (channel partitioning).►Protocolos de acceso aleatorio (random access)►Protocolos de turno (taking-turns)
Características básicas de un protocolo de acceso múltiple, para un canal de R bps.
• Cuando un (01) nodo tiene datos que enviar, este nodo tiene un rendimiento de R bps.• Cuando M nodos tienen datos que enviar, cada nodo tiene un rendimiento de R/M bps en promedio.• El protocolo es descentralizado, no existe un master que pueda desactivar el sistema.• El protocolo es simple de implementar
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PROTOCOLOS DE ACCESO MULTIPLEPartición de Canal
FDM: Frequency-Division Multiplexing
TDM: Time-Division Multiplexing
B1 B2 B3 B4 Bn
4Khz
.......Frecuencia
.......
Slot1
Tiempo
Slotn
►Canal con R bps►Cada slot a un nodo►Cada nodo con R/N bps
►Cada ancho de banda con R/N bps
►FDM divide los R bps del canal a cada frecuencia
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PROTOCOLOS DE ACCESO MULTIPLEPartición de Canal
CDMA: Code Division Multiple Access
Información
BW del canal
BW de lainformación
Información
BW del canal
BW de lainformación
Código 1
Información
BW del canal
BW de lainformación
Código 2
BW del canal
BW de lainformación
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TOPOLOGÍA DEREDES LAN
TOPOLOGÍA DEREDES LAN
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CONCEPTOS BASICOS
Una red LAN (Local Area Network) está relacionada conuna zona geográfica de dimensiones moderadas:
Edificio, Campus, etc
Una red LAN (Local Area Network) está relacionada conuna zona geográfica de dimensiones moderadas:
Edificio, Campus, etc
Una red LAN, que sigue las recomendaciones de IEEE 802, utilizan un medio compartido por donde se difunden la
información. NO HAY INTIMIDAD!
Una red LAN, que sigue las recomendaciones de IEEE 802, utilizan un medio compartido por donde se difunden la
información. NO HAY INTIMIDAD!
Las estaciones en una LAN se comunican a través de unmedio común. Se necesita de una sub-capa de
acceso para gestionar al medio compartido.
Las estaciones en una LAN se comunican a través de unmedio común. Se necesita de una sub-capa de
acceso para gestionar al medio compartido.
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PROTOCOLOS LAN
Los protocolos LANestán relacionados con
las capas inferioresdel modelo OSI.
Se refiere a la transmisión de bloques dedatos (o tramas) a través de la red.
Según el modelo OSI, la capa 3 y los superiores son independientes del tipo dearquitectura de red.
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►Topología física.- Disposición real de los cables
►Topología lógica.- Forma en que los hosts acceden al medio
►Broadcast►Transmisión de token
TOPOLOGIA DE UNA RED
La definición de topología es:
Disposición física de los nodos de red y delos medios (cables) dentro de una estructuraredes.
Existen dos tipos de topologías lógicas:
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TOPOLOGIA FISICA
Tipo bus
Tipo anillo
Tipo estrella
HUB
Switch
Tipo estrella extendida
Tipo jerárquica
Tipo malla
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DATOS
DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
►Por todos►Por un solo host
Los datos seránrecepcionados:
Tipo estrella
HUB
DATOS
TOPOLOGIA LOGICA BROADCAST
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Cabec
Token Porción de datos vacío
DATOS
Cabec
Token
Cabec
Token
Token transporta datos
DATOS
Cabec
TokenDATOS
Cabec
TokenDATOS
Cabec
TokenDATOS
Datos extraídos
DATOS
Cabec
Token
TOPOLOGIA LOGICA TIPO TRANSMISIONDE TOKEN
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MODELO DEPROTOCOLOS
IEEE 802.3
MODELO DEPROTOCOLOS
IEEE 802.3
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ANTECEDENTESAnte la proliferación Redes de Área Local elInstituto de Ingenieros Eléctrico y Electrónicos (IEEE) desarrolla un modelo dered.
Este modelo se empezó a definir en el año de1980 en el mes de febrero (2do mes del año).De allí el nombre IEEE 802IEEE 802.
Este modelo se centra en las capas 1 y 2 delmodelo de referencia OSI.
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CAPAS DE IEEE 802
Medio de transmisiónFísico
Enlace dedatos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
Medio de transmisiónFísico
Control de Accesoal medio-MAC
Control de EnlaceLógico-LLC
Protocolosde la capassuperiores
Modelo de ReferenciaIEEE 802
NormasIEEE802
El Comité IEEE 802 ha desarrollado su propia arquitectura de protocolos.
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DESCRIPCION DE LAS CAPAS IEEE 802
Medio de transmisiónFísico
Control de Accesoal medio-MAC
Control de EnlaceLógico-LLC
Protocolosde la capassuperiores
Modelo de ReferenciaIEEE 802
Codificación/DecodificaciónGeneración/Eliminación delpreámbuloTransmisión/Recepción de bitsEspecificación del medio de TxTopología de red
Ensamblados de datos en tramas (Tx)Desensamblados de tramas(Rx)Control de Acceso al Mediode transmisión LAN
Interfaz con la capa superiorControl de error y de flujo
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ESTANDAR IEEE 802
Información de CISCO
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TECNOLOGIAETHERNET
(Familia de tecnología)
TECNOLOGIAETHERNET
(Familia de tecnología)
Diseñado: por Robert MetcalfeEstándar IEEE libre en:
http://standards.ieee.org/getieee802/
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ETHERNET – vs - IEEE 802.3
►Digital Equipment Corp.►Intel Corp.►Xerox Corp.
►Por ejemplo IEEE 802.3 que también usa el método CSMA/CD.
Ethernet se refiere a un estándar de 1982y usa el método CSMA/CD: Acceso Múltiplecon Detección de Portadora y Detección deColisiones:
Años después, el comité 802 de la IEEEpublica un estándar algo diferente:
Ethernet es el que predomina en redes LAN
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FAMILIA DE LA TECNOLOGIA ETHERNETEthernet (inicio de los 80), FastEthernet(en 1995), GigaEthernet y 10 GigaEthernet (1998/1999).
La trama básica y el esquema de direccionesse mantiene en toda la familia Ethernet.
Admiten diferentes medios, anchos de banda,etc.
Hoy en día, con GigaEthernet, esta tecnolo-gía se usa no sólo en redes LAN sino WAN.
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LO BASICO DE ETHERNETEthernet utiliza señalización banda base.
►Usa la totalidad del ancho de banda del medio de Tx.►No hay modulación en el medio (banda ancha)
Opera en la mitadinferior de la capa 2,denominado subcapa MAC y en la capa 1.
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DESCRIPCIÓN DEL PROTOCOLO CSMA/CD
►Acceso aleatorio.- no existe un tiempo preestable- cido para la transmisión de las estaciones.
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
►Competición.- las estaciones compiten por el medio.
Reglas que determina como reaccionan losdispositivos de una red cuando dos disposi-tivos tratan de usar simultáneamente un canal de datos.
CSMA/CD habilita a los dispositivos adetectar una colisión
CSMA/CD es un protocolo de acceso aleatorio y de competición.
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ALGORITMO PROTOCOLO CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection
La NIC del transmisor “escucha” paradeterminar si hay o no portadora en el cable(ocupado/vacío).
Si el medio está ocupado (existe portadora),el transmisor continua “escuchando” hastaque el medio esté libre.
Si se detecta colisión, el transmisor envíaseñal de interferencia y asegura que las otrasestaciones detecten la colisión y cese envío
Después de enviar la señal de interferencia,esperar un tiempo aleatorio para enviar trama
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RETROCESO EXPONENCIAL BINARIO
►Después de la primera colisión, cada estación espera 0 ó 1 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama.►Después de la segunda colisión, cada estación espera 0, 1, 2 ó 3 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama.
Tras i colisiones, se selecciona un número entre 0 a 2i -1 y sesalta este número de ranuras. SOLO hasta i=10 (10 colisiones)
Para 11 hasta 16 colisiones i permanece constante en 10. Más de 16 colisiones, se aborta la transmisión de la trama.
RETRANSMISION BACK-OFF
Define el proceso de aleatorización cuandose produce una colisión.Se define un tiempo de ranura de 51.2 μseg.
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PROTOCOLO CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Espacio entre tramaque permite al receptorasentarse.
Información de CISCO
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FORMATO DE LA TRAMA SEGÚN IEEE 802.3IEEE Std 802.3-1985
PreámbuloDest.Addr.
SourceAddr.
LLC Data PAD FCS
0 6 2 ó 6 2 ó 6 0 3
1 0 1
10101010 10101011
Preámbulo.- Sincroniza elreceptor con el transmisor.
SFD.- Start Frame Delimiter,inicio de trama.FCS.- Un Cyclic RedundancyCheck (CRC) es usado comoalgoritmo.
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FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET II
Dirección MACde destino
Dirección MACde origen
Tipo Datos
8 bytes 6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4bytes
FCSPreámbulo
Preámbulo para sincronizar el origen con el destino.
Tipo es mayor o igual a 0600H el valor deeste campo es codificado según el protocolode la capa superior.
Ethernet II es utilizado en redes TCP/IP
► El octavo byte están en 10101011.► Los primeros 07 bytes están en 10101010.
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VALORES DEL CAMPO TIPO(≥ 0600H)(*)
(*) Todas las asignaciones dado por IANA (Internet Assigned Numbers Authority) en: http://www.iana.org/numbers.htm
0101 ~ 01FF Experimental0800 IPv40806 ARP8035 RARP86DD IPv6880B PPP8847 MPLS Unicast8848 MPLS Multicast
Más información en:http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers
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09
SINTETIZANDO
Información de CISCO
Preámbulo es utilizado para sincronizaciónredes igual o menores a 10Mbps.Ethernet para mayores velocidades son síncronas y se utiliza sólo por compatibilidad.
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09 HUB Y SWITCHHUB Y SWITCH
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ANALIZADOR DEPROTOCOLOS
ANALIZADOR DEPROTOCOLOS
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ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
http://www.wireshark.org/
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ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
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ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
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MAC de destino MAC de origen Tipo Protocolo ARP
ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
ff ff ff ff ff ff 00 02 3f 76 a0 7d 08 06 00 01 08 00 06 04 00 01 00 02 3f 76 a0 7d c0 a8 01 64
00 00 00 00 00 00 c0 a8 01 01
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SOBRE REDES LANUna red LAN IEEE 802.x siempre presentaun medio común de acceso.
Ethernet es la tecnología de redes LANPredominante: 100, 1000 Mbps ó 1Gbps.
Ethernet puede transportar una gran variedad de protocolos, incluso IPv6.
En Ethernet, si la dirección MAC de destinoestá en FF FF FF FF FF FF, la tramaes recibida por todos los hosts de la red (broadcast).
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ARP-RARP
Direcciones Internet IP de 32 bits
Direcciones Ethernet de 48 bits
ARP RARP
RARP es usado por host que no tienen disco duro para obtener su dirección IP.
Es necesario disponer un servidor RARP, quealmacene direcciones IP y direcciones físicas.
RARP y ARP tiene el mismo formato deprotocolo.
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Servidor
Host Host Host Host
Router Switch
METODOS DE TRANSMISION
► Envío de flujo de datos separados para cada uno de los hosts requeridos: un flujo por cada usuario.
► Se inunda a la red con tráfico.
Unicast:
1Mb
ps
1Mbps
1Mbps
1Mbps
4Mbps
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METODOS DE TRANSMISION
► Similar a Multicast, con la diferencia de que se envía el dato a TODOS los hosts, deseen o no el tráfico.
► A través del broadcast, un host puede anunciar su presencia continua en la red.
(*) Referencia: “how a switch works” Capítulo 6.
Broadcast:
Servidor
Host Host Host Host
Router Router
TODOS losusuario
Un solo flujo
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METODOS DE TRANSMISION
► La red transporta un mensaje a varios receptores en el mismo tiempo: transmisión compartida en la red.
► Los datos son enviados a un grupo específico.► Se ahorra considerable ancho de banda en la red.
Multicast:
Servidor
Host Host Host Host
Router Router
Grupo deusuario
Un solo flujo
1Mbps
1Mbps
1Mbps
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BIBLIOGRAFIA
Capítulo 6: Principios básicos de Ethernet. Página 291
Capítulo 7: Tecnología de Ethernet
Capítulo 8: Conmutación de Ethernet
Capítulo 2: Fundamentos de las Redes:
Capítulo 5: Fundamentos de Ethernet. Página 233
Guía del Primer Año, CCNA 1 y 2Tercera Edición, Edición 2004
Capítulo1: Introducción En especial el punto 1.4, Modelos de referenciasCapítulo4: Subcapa de acceso al medio
En especial el tema que trata de IEEE 802
Redes de ComputadorasAndrew S. Tanenbaum
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LECTURA OBLIGADA
Capítulos 1 y 2
TCP/IP Illustrated, Volumen 1.Richard Stevens
Arco del Triunfo-París