Capas bajas del modelo OSI Modelo de referencia IEEE 802 Física Control de enlace lógico (LLC) Control de acceso al medio (MAC)
Codificación/decodificación Generación y extracción de preámbulo Transmisión/Recepción de bit Medio de transmisión y topología
interfase con las capas de nivel superior. Control de error y Control de flujo.
Ensamblaje de datos dentro de tramas con los campos de dirección y detección de errores. ◦ Desensamblaje de trama◦ Reconocimiento de direcciones◦ Detección de errores
Gobierno del acceso al medio de transmisión◦ No se encuentra en la capa 2 (control de enlace
de datos) Para un mismo LLC, se dispone de varias
opciones MAC.
Árbol Bus
◦ Caso especial de árbol Un tronco, sin ramas
Anillo Estrella
Medio multipunto La medición se propaga a través del medio Todas las estaciones escuchan el medio
◦ Necesidad de identificación de la estación Cada estación tiene una única dirección
Conexión Full duplex entre estaciones y TAP Permite transmisión y recepción Necesidad de regular la transmisión
◦ Para evitar colisiones◦ Para evitar la ocupación prolongada del medio
Datos organizados en pequeños bloques (tramas) ◦ Terminadores de red que absorben las tramas en los
extremos
Repetidores unidos por enlaces punto a punto en un lazo cerrado◦ Se reciben datos en un enlace y se retransmiten por
otros ◦ Enlaces unidireccionales◦ Estaciones unidas a los repetidores
Tramas◦ Circulación por todas las estaciones◦ El destinatario reconoce la dirección y copia la trama◦ Las tramas circulan hasta la fuente donde son retiradas
El control de acceso al medio determina cuando una estación puede insertar una trama
Cada estación se conecta directamente a un nodo central◦ De forma usual a través de dos enlaces punto a
punto El nodo central hace difusión de trama
◦ Estrella física, bus lógico ◦ Una sola estación puede transmitir en cada
momento El nodo central actúa como un conmutador
de tramas
Dónde?◦ Central
Mayor control Lógica de acceso simple en las estaciones Evita problemas de coordinación Existe un punto de falla total de la red Reducción potencial del desempeño
◦ Distribuido Cómo
◦ Sincrónico Una capacidad específica está dedicada a la conexión (FDM,
TDM)◦ Asincrónico
En respuesta a la demanda
Round robin◦ Es bueno en la medida que muchas estaciones
tengan datos que transmitir en un período extenso
◦ Bueno para tráfico caudaloso Contención
◦ Bueno para tráfico de ráfaga◦ Las estaciones entran en contienda por el tiempo◦ Distribuido◦ Implementación sencilla◦ Eficiente ante carga moderada◦ Tiende a colapsar cuando la carga es muy alta
La capa MAC recibe datos de la capa LLC Control MAC Dirección de destino MAC Dirección fuente MAC LLC CRC La capa MAC detecta errores y descarta
tramas LLC, opcionalmente retransmite las tramas
perdidas
Transmisión de las PDU a nivel de enlace entre dos estaciones
Debe soportar multiacceso, medio compartido
Es liberado de algunos detalles del acceso al medio por la capa MAC
El direccionamiento incluye la especificación de los usuarios del LLC de origen y destino◦ Referido como punto de acceso al servicio (SAP)◦ Típicamente protocolos de alto nivel
Basado en HDLC Servicios sin conexión y sin reconocimiento Servicio en modo conexión Servicio sin conexión y con reconocimiento
Modelado después de HDLC Modo asincrónico balanceado de operación
de HDLC para soportar servicios LLC en modo conexión
PDUs de información no numeradas para soportar servicios sin conexión y con reconocimiento
Multiplexación usando LSAPs
Señales balanceadas◦ La señal debe ser suficientemente fuerte para
cumplir con los requerimientos de nivel de señal mínimo en el receptor.
◦ Dar una razón señal a ruido adecuada◦ No tan fuerte como para sobrecargar al transmisor◦ Debe satisfacer esto para todas las combinaciones
de estaciones transmisoras y receptoras en el BUS◦ Generalmente se divide la red en pequeños
segmentos ◦ Los enlaces de segmentos con amplificadores o
repetidores
Par trenzado◦ No es práctico en BUS compartido a muy alta razón de
datos Cable coaxial en banda base
◦ Ethernet cable coaxial de banda ancha
◦ Incluido en la especificación 802.3, pero no muy usado Fibra Óptica
◦ Cara◦ Dificultad con la disponibilidad◦ No usada
Nuevas instalaciones◦ Reemplazar por topologías en estrella basadas en par
trenzado y en fibra óptica
Usa señalización digital La codificación es Manchester o Manchester
diferencial Se usa todo el espectro del cable El cable como un solo canal Bi-direccional Pocos Kmts de rango Ethernet (básicamente para 802.3) a
10Mbps Cable 50 ohm
La especificación Ethernet y la 802.3 norman el uso de cables de 0.4 pulgadas de diámetro con una razón de 10Mbps
Máxima longitud del cable es de 500m La distancia entre taps es un múltiplo de
2.5m◦ Esto asegura que las reflexiones de los taps
adyacentes no se adicionen en fase Máx. 100 taps 10Base5
Red barata Cable de 0.25 pulgada
◦ Mayor flexibilidad◦ Fácil de traer a la computadora◦ Electrónica más barata◦ Mayor atenuación◦ Más baja resistencia al ruido◦ Pocos taps (30)◦ Distancias pequeñas (185m)
Transmite en ambas direcciones Enlazan dos segmentos de cable Sin buffer Sin aislamiento lógico entre segmentos Si dos estaciones intentan transmitir al
mismo tiempo, los paquetes colisionan Solo se permite un camino de segmentos y
repetidores entre dos estaciones
Cada repetidor se conecta con otros dos a través de enlaces de transmisión unidireccionales
Un solo camino cerrado Los datos son transferidos bit a bit de un
repetidor al siguiente El repetidor regenera y retransmite cada bit El repetidor realiza la inserción, la recepción y el
retiro de los datos El repetidor actúa como un punto para anexar Los paquetes son retirados por el transmisor
después de un recorrido completo al anillo
Búsqueda de patrones en la cadena de bit◦ Dirección de la estación adjunta◦ Token de permiso de transmisión
Copia los bit de entrada y los envía a la estación adjunta◦ Mientras retransmite cada bit
Modificación de bit a medida que pasan◦ Por ejemplo para indicar que el paquete se ha
copiado (ACK)
La estación tiene datos para transmitir El repetidor tiene el permiso Recibe los bit de entrada
◦ Si la longitud del bit en el anillo es menor que la del paquete Pasar a la estación de origen para chequeo (ACK)
◦ Puede haber más de un paquete en el anillo Almacenar para retransmitir después
Las señales que se propagan pasan por el repetidor sin demora
Solución parcial a la fiabilidad Mejora del desempeño
Par trenzado Cable coaxial bandabase Fibra óptica NO cable coaxial banda ancha
◦ Cada repetidor debe ser capaz de recibir y transmitir en múltiples canales
El reloj es incluido en la señal ◦ Por ejemplo: Codificación Manchester diferencial◦ El reloj es recuperado por los repetidores
Para conocer cuando muestrear la señal y recuperar los bits Usar el reloj para la retransmisión
◦ El reloj recuperado se desvía del centro del intervalo del bit aleatoriamente ruido Imperfecciones en los circuitos
Retransmisión sin distorsión pero con error de temporización
El efecto acumulativo es tal que la longitud del bit varía
Número limitado de repetidores en el anillo
Los repetidores usan PLL (phase locked loop)◦ Minimizan la desviación de un bit al próximo
Uso de buffer en uno o más repetidores◦ Reteniendo un cierto número de bits◦ Expansión y contracción para mantener la
longitud del bit en el anillo constante Incremento significativo de la longitud
máxima del anillo
La ruptura en cualquier enlace deshabilita la red
La falla de un repetidor deshabilita la red La instalación de un nuevo repetidor para
adjuntar una nueva estación requiere de la identificación de los dos repetidores topológicamente adyacentes
Jitter de temporización Método de eliminación de los paquetes
circulantes Técnica de backup para caso de errores La mayoría de estos problemas se solucionan
con una arquitectura estrella-anillo
Todos los enlaces entre los repetidores a un solo sitio◦ Concentrador◦ Provee acceso central a la señal en cada enlace◦ Fácil localización de fallas◦ Puede alimentar mensaje en el anillo y determinar cuan
lejos llega◦ El segmento dañado puede ser desconectado y reparado
posteriormente◦ Un nuevo repetidor puede adicionarse con facilidad◦ Los relé de bypass asociados a cada repetidor pueden ser
trasladados al concentrador Pueden conectarse múltiples anillos utilizando
puentes (puentes)
Usa par trenzado sin apantallar (telefónico)◦ Costo de instalación mínimo
Adjunto a un hub activo central Dos enlaces
◦ Transmisión y recepción El Hub repite la señal de entrada en todas las
líneas de salida La longitud de todos los enlaces está limitada d
cerca de 100m◦ Fibra óptica hasta 500m
BUS lógico con colisiones
Los hub comparten el medio físico◦ Hub central◦ El Hub retransmite la señal de entrada en todos los
enlaces de salida◦ Solo una estación puede transmitir en cada instante◦ Con una LAN a 10Mbps, la capacidad total es 10Mbps
Switched LAN hub◦ El Hub actúa como switch◦ Las tramas de entrada son conmutadas a la línea de
salida apropiada◦ Las líneas no utilizadas pueden ser usadas para conmutar
otro tráfico◦ Cuando dos pares de línea están en uso la capacidad
total es de 20Mbps
Sin cambios en el software y el hardware de los dispositivos
Cada dispositivo tiene una capacidad dedicada Son escalables fácilmente
Switch de almacenamiento y reenvío◦ Acepta señales de entrada, las almacena brevemente y
las transmite Switch de corte
◦ Utiliza la dirección de destino que está al comienzo de la trama
◦ Comienza a repetir la trama de entrada en la línea de salida tan pronto como reconoce la dirección
◦ Puede propagar tramas erróneas
Movilidad Flexibilidad Apropiada en áreas extensas Reduce los costos de sistemas inalámbricos Eleva el desempeño de sistemas
inalámbricos.
LAN extensas Interconexión de edificios Acceso nómada Redes Ad hoc
Edificios con grandes áreas ◦ Plantas manufactureras ◦ Almacenes
Edificios históricos Oficinas pequeñas Pueden mezclarse con sistemas fijos
Enlaces inalámbricos punto a punto entre edificios◦ Típicamente interconectando puentes o routers
Usada donde la conexión de cables es imposible◦ Por ejemplo a través de una calle
Terminales de datos móviles (Mobile data terminal)◦ Ejemplo: laptop
Transferencia de datos de una laptop a un servidor
Campus o grupos de edificios
Peer to peer Temporalmente Ejemplo: conferencia
Caudal Número de nodos Conexión a un backbone Área de servicio Consumo de potencias de baterías Transmisión robusta y segura Ubicación de las LAN en operación Operación libre de licencia Handoff/roaming Configuración dinámica
Infrarroja (IR) LANs De espectro extendido LANs Microondas de banda estrecha
Posibilidad de expansión más allá de una LAN individual
Provee la interconexión con otras LANs/WANs
Use Puente o router Puente es simple
◦ Conecta LANs similares◦ Protocolos idénticos para las capas físicas y de
enlace◦ Procesamiento mínimo
El Router es de propósito más general◦ Interconexión de varias LANs y WANs
Fiabilidad Desempeño Seguridad Geografía
Leer todas las tramas transmitidas desde una LAN y aceptar las que direccionan alguna de las estaciones de otra
Mediante el uso del protocolo MAC, retransmite las tramas en la segunda red
No modifican el contenido ni el formato de las tramas No encapsula las tramas Retransmite exactamente el mismo patrón de bit de
la trama de llegada Capacidad de almacenamiento mínima para asimilar
los picos de demanda Posee inteligencia para el enrutamiento y el
direccionamiento◦ Debe ser capaz de decidir que trama pasa◦ Puede haber más de un puente
Pueden ser conectadas más de dos LAN Es transparente a las estaciones
◦ Todas las estaciones de múltiples LAN aparentan estar en una misma LAN
IEEE 802.1D Nivel MAC
◦ La dirección de cada estación está a este nivel Los Puente no necesitan capa LLC
◦ Retransmiten tramas MAC Pueden transmitir tramas pasando por sistema de
comunicación externo◦ Ejemplo: enlaces WAN◦ Captura de trama◦ Encapsulamiento ◦ Enviar a través del enlace◦ Elimina el encapsulamiento y envía a través del enlace
LAN
LANs complejas necesitan alternativas de enrutamiento ◦ Balance de carga ◦ Tolerancia a fallos
Los Puente deben decidir sobre enviar o no las tramas
Los Puente deben decidir hacia que Lan enviar la trama
Selección de ruta para cada par de LAN fuente-destino◦ Con la configuración◦ Usualmentela ruta de menos salto ◦ Solo cambia cuando cambia la topología
El Puente elabora automáticamente la tabla de enrutamiento
Actualiza automáticamente en respuesta a los cambios
Envío de tramas Aprendizaje de direcciones Resolución de lazo
Mantiene las bases de datos para cada puerto◦ Lista de las direcciones de las estaciones alcanzadas a
través de cada puerto Para una trama que llega por el puerto x:
◦ Busca en la base de datos de reenvío para ver si la dirección MAC si está en la lista de cualquier puerto excepto x
◦ Si no se encuentra la dirección, enviar por todos los puertos excepto x
◦ Si la dirección está listada en el puerto y, chequear si el puerto y está bloqueado o en estado de reenvío El bloqueo no permite que el puerto transmita o reciba.
◦ Si no está bloqueado transmitir la trama por el puerto y
Se puede hacer una carga preliminar de la base de datos de reenvío
Pueden ser aprendidas Cuando una trama llega al puerto x proviene de la
LAN adjunta a dicho puerto Usa la dirección de fuente para actualizar la base
de datos de reenvío del puerto x incluyendo dicha dirección
Temporización de cada entrada en la base de datos
Cada vez que una trama llega, se chequea su dirección de fuente en la base de datos de reenvío
Trabaja aprendiendo las direcciones para el trazado del árbol◦ Por ejemplo: sin lazo cerrado
Para cada grafo hay un árbol extendido que mantiene la conectividad pero que no contiene lazos
Cada puente tiene asignado un único identificador
Intercambio entre puentes para establecer el árbol extendido