capa de enlace
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RedesTRANSCRIPT
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Capa de enlaceIng. Claudia P Santiago
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Funcin principalAlgoritmos para lograr una comunicacin confiable y eficiente entre dos mquinas adyacentes en la capa de enlace de datos (no hay intermediarios entre los dos). Los bits van uno tras otro
Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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FuncionesLink access: Especifica las reglas sobre cules frames son transmitidos sobre la redFraming: Determinar la manera en que los paquetes se encapsulan en frames para luego pasarlos a la capa fsica (bits).Reliable delivery y error detection/correction: Manejar los errores de transmisin Flow control: Administrar el flujo de frames para que receptores lentos no sean ahogados por transmisores rpidosHalf-duplex y full-duplex
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Network Interface Car - NICComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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EncapsulamientoFrammingComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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EncapsulamientoFrammingColocar informacin de control de la capa y marcar el comienzo y el fin de cada frameMarcado de comienzo y finCharacter count (Conteo de caracteres)Starting and ending characters, with character stuffing (caracteres de inicio y fin, con relleno de caracteres)Starting and ending flags, with bit stuffing (Indicadores de inicio y fin con relleno de bits)Physical layer coding violations (Violaciones de codificacin de la capa fsica)
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EncapsulamientoStarting and ending flags, with bit stuffingStarting and ending flags: 01111110Bit stuffing: Cada vez que enlace ve en los datos 5 1s seguidos despus de un 0 inserta un 0 (relleno de bit). En destino se hace el proceso contrario
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EncapsulamientoStarting and ending flags, with bit stuffingEjemplo 1Si se desea transmitir el siguiente conjunto de bits:0101111001010111111010110011111010Lo que se enva realmente es:0111111001011110010101111101010110011111001001111110Ejemplo 2Se desea enviar:0111111111111111111010101Lo que se enva es:011111100111110111111111111101010101111110
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Control de erroresDos opciones: Deteccin de errores: Incluir slo la informacin que permita determinar si hubo un error.Correccin de errores: Incluir tanta informacin que sea capaz de detectar y corregir el error.
Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Control de errores - CorreccinFEC Forward error correctionComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,cSi slo se daa un bit
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Control de errores - deteccinParidad de un bitComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,c
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Control de errores - deteccinCiclic redundancy Check CRC
lgebra polinomial mdulo 2 sin carriesPolinomio generadorMas pequeo que los datosComienzo y fin en 1Se adicionan 0s segn el grado del polinomio generador
Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,c
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Control de errores - deteccinCRCEjemplo en origenEnviar la cadena 1010001101Polinomio generador : 110101X5+X4+X2+1
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Control de errores - deteccinCRC
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Control de errores - deteccinCRCEjemplo en origenEnviar la cadena 101101001101010Polinomio generador : 10011X4+X+1
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Control de errores - deteccin1011010011010100000100111001110101011000001000101100000000000000000101100000011001100000001010000010000000000001010100010010011000000011010010000000000000011010010000100111001101001100011010011000000000000110
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Control de errores - deteccinCRCEjemplo en destinoSe recibe la cadena 101000110101110Polinomio generador : 110101X5+X4+X2+1
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Control de errores - deteccin1010001101011101101011101011101010110011101111010100111010000000111010110101001111100000001111101101010010111000000010111111010101101011101010000000000000000000
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Control de errores - deteccinEjemplo en destinoSe recibe la cadena 101000110101100Polinomio generador : 110101X5+X4+X2+1
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Control de errores - deteccin
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Control de errores - deteccinCRCCRC-16-CCITT x16 + x12 + x5 + 1 1000100000010001CRC-32 (IEEE-802.3)x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1100000100110000010001110110110111CRC-64-ISSO x64 + x4 + x3 + x + 110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011011
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Acceso al medioConexin punto a punto:
Canal compartido:
Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,HDLC: High-level Data Link Control PPP: Point to Point ProtocolSLIP: Serial Line Internet Protocol
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Control de Acceso al MedioTIPO DE ACCESOControladoContiendaMultiplexacinConmutacinCentrali-zadoDistribuidoSordaConEscuchaClulasEn busEn anilloAlohaCSMACSMA/CDCSMA/CATokenBusToken RingFDDIPuroRanuradoTokenBit mapBinaryCountdownPor bits1 persistentNon persistentp persistentTDMFDMDWDMWDMACDMA
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Control de Acceso al MedioComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Control de Acceso al MedioComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Direccionamiento a nivel de enlaceDirecciones MACComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Direccionamiento a nivel de enlaceAddress Resolution Protocol - ARPComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Direccionamiento a nivel de enlaceComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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Modelo OSI en Redes punto a puntoRedes con acceso al medio compartidoFsicoEnlaceRedTransporteSesinPresentacinAplicacinFsicoMACLLC802.2802.3 CSMA/CD802.4 Token Buss802.5 Token RingModelo IEEE 802
Institute Of Electrical and Electronic EngineersIEEE 802 define estndares para redes LAN y MAN
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Control de acceso al medio en LANLas normas del comit 802 son802.1: Interfaz de las capas mas altas802.2: LLC Logical Link Control802.3: Ethernet CSMA/CD802.4: Token Bus 802.5: Token Ring802.6: Redes de Area Metropolitana MAN802.7: Redes Broadband802.8: Redes de Fibra ptica802.9: Integrate Voice & Data Lan Interface802.10: Estndar para Seguridad de redes802.11: LAN Inalmbrica802.15: Bluetooth802.16: Wireless MAN
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EthernetDefinicin
Red de transmisin basada en bus o estrella (broadcast) con control de operacin descentralizado a 10, 100 o 1000 Mbps
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HISTORIA1970's Universidad de Hawai - ALOHA1972 Ethernet 2.94 Mbps1976. Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Network1980 Digital Equipment Corporation (DEC) Intel y Xerox IEEE 802.3 adopt ethernet versin 2.0
Ethernet
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EthernetBus
Estrella
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ETHERNETEl sistema Ethernet est compuesto porFrameProtocolo de Acceso al medioComponentes de SealizacinMedio Fsico
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ETHERNETVISION GENERAL DEL ESTANDARlas normas comprenden:1. Subnivel MACa. Especificaciones de Servicio MAC. b. Protocolos y unidades de datos1) Estructura del Paquete2) Control de acceso al Medioa) Funciones Principalesb) Funciones para transmisin de paquetesc) Funciones para Recepcin de paquetes2. Nivel Fsicoa. Especificaciones de serviciob. Especificaciones del nivel fsico
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1. Subnivel MACa. Especificaciones de Servicio MAC. MA_DATA.request MA_DATA.indication MA_DATA.confirm ETHERNET
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1. Subnivel MACb. Protocolos y Unidades de datos MAC:1) Estructura del paquetePaquete
Secuencia de Verificacin: CRC 32Tamao mnimo paquete 64 bytes - mximo 1526 bytes Cuando los paquetes no cumplen con la estructura establecida o los tamaos mnimos y mximos, son descartadosETHERNET
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ETHERNETMETODO DE OPERACINCSMA/CDNo hay estacin arbitroSimple electrnicaBroadcast - Dominio de ColisinTodas las estaciones escuchan y miran si el paquete va para ellasSe manejan tres diferentes tiemposRound Trip TimeIFG (InterFrame Gap)Backoff Time
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Transmisindel paqueteEnsamblarel paqueteMedio LibreComienzo detransmisinDetectacolisinTransmisinO.K.?EnviaJAMIncremetoNo. de IntentosDemasiadosIntentosError. No. Excesivode colisionesCalculoBackoffEspera deTiempo BackoffNoNoNoSiSiSiFin de laTransmisinETHERNET
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ETHERNETBackoff en Ethernet 10 Mbps
No. de Colisiones
Rango de Nmeros Aleatorio
Rango de tiempos backoff
1
0 .. 1
0 .. 51,2 (seg
2
0 .. 3
0 .. 153,6 (seg
3
0 .. 7
0 .. 358,4 (seg
4
0 .. 15
0 .. 768 (seg
5
0 .. 31
0 .. 1,59 mseg
6
0 ..63
0 .. 3,23 mseg
7
0 .. 127
0 .. 6,50 mseg
8
0 .. 255
0 .. 13,1 mseg
9
0 .. 511
0 26,2 mseg
10
0 .. 1023
0 52,4 mseg
16
N/A
Frame descartado
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ETHERNET2. Nivel Fsico Especificaciones del nivel fsicoCodificacin Manchester (10Mbps)Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross,
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ETHERNET
Parmetro
10Base5
10Base2
1Base5
10BaseT
10Broad36
Medio de
Transmisin
Cable Coaxial
75 Ohm
Cable Coaxial
50 Omh
UTP
UTP
Cable Coaxial
75 Ohm
Tcnica de
Sealizacin
Banda Base
Manchester
Banda Base
Manchester
Banda Base
Manchester
Banda Base
Manchester
broadband
DPSK
Velocidad
Mbps.
10
10
1
10
10
Long Max
Segmento
Mts.
500
185
500
100
1800
Long Total
Red. Mts.
2500
925
2500
500
3600
Estaciones por Segmento
100
30
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EthernetCodificacin Manchester diferencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Differential_manchester_encoding.svg
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EthernetCodificacin 4B/5B
Cadena original: 000111110 0100111100
Codificacn STL-3http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:MLT3encoding.svghttp://www.inf.utfsm.cl/~rmonge/uv/com/capitulo2x6.pdf
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ETHERNET
Parmetro
10baseFB
10BaseFP
10BaseFL
100BaseTX
100BaseFX
Medio de
Transmisin
Fibra
ptica
Fibra
ptica
Fibra
Optica
Par
Trenzado
Fibra
Optica
Tcnica de
Sealizacin
Manchester Diferencial
Manchester
Diferencial
Manchester Diferencial
MLT-3
4B/5B
Velocidad
Mbps.
10
10
10
100
100
Long Max
Segmento
Mts.
2000
1000
2000
100
2000
-
ETHERNET
Parmetro
100baseT2
1000baseSX
1000baseLX
1000baseCX
1000baseT
Medio de
Transmisin
Par Trenzado
Fibra
optica
Fibra
Optica
Fibra
Optica
Par
Trenzado
Tcnica de
Sealizacin
4B/5B
8B/10B
8B/10B
8B/10B
4D-PAM5
Velocidad
Mbps.
100
1000
1000
1000
1000
Long Max
Segmento
Mts.
100
220
5000 (100000)
25
100
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ETHERNETTipos de Cables Pares Trenzados
Coaxial
Fibra pticaCCNA Cisco Academy
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ETHERNETTipos de conectoresAUI = Attachment Unit Interface. 15 pinesRJ-45 Registered Jack. 8 pinesBNC = Bayonet Navy Connector. Bayonet Neil-Concelman
ST = Straight tip
SC = Subscriber Connector
LC = Lucent ConnectorCCNA Cisco Academy
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ETHERNETFAST ETHERNETEthernet mejorado (no reinventado)Compatible con 10baseTTemor a protocolo nuevo con problemas imprevistosMas rpido de hacer Usa especificaciones del medio definidas para FDDI (Fiber Distributed Data Interface)Los medios fsicos usados son UTP, STP o Fibra ptica
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ETHERNETFast Ethernet Twisted-Pair - 100baseTXOpera sobre dos pares1 para Rx y otro para Txcodificacin MLT-3UTP categora 5100 mtsAutonegociacin habilitadaHalf y full duplex (dependiendo de la distancia)Fast Ethernet Fiber Optic - 100baseFXEstndar 412m. Hasta 2 Km. de distancia mxima4B/5B - NRZIFibra ptica Multimodo.Autonegociacin habilitada
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ETHERNETGigabit Ethernet Twisted Pair - 1000baseTJulio - 1999 (1995)Compatible con las otras versiones de EthernetUTP categora 5 (5e)Cuatro paresSealizacin 4D-PAM5Autonegociacin habilitadaNecesario una muy alta calidad de cables y terminales100 mts de longitudExtensin de la portadoraRfagas de framesFullduplex
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ETHERNETGigabit Ethernet Fiber Optic - 1000baseXSealizacin 8B/10B. NRZHabilitada AutonegociacinTres tipos1000baseLX: 5Km. Fibra Multimodo y monomodo. Hasta 100km1000baseSX: 220 mts. Conectores MT-RJ. Longitudes de onda pequeas.1000baseCX: 25 Mts. UTP. 2 pares. No implementado
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Ethernet10 GigaEthernet10GbpsUTP cat 6 y 7 (100 mts), Coax delgado (100 mts), F.O multimodo (300 m) y F.O. monomodo (10 Km)FullduplexLAN, MAN y WANHasta 40 Km (en F.O.)
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ETHERNETAUTONEGOCIACINSe usa para poner de acuerdo a todos los equipos en una red EthernetDesarrollo en 1985Para redes Ethernet basados en par trenzadoNegociacin de velocidadesSe usa para enlaces punto a puntoUsa seales FLP (Fast Link Pulse)
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ETHERNETRecomendaciones para mejorar el rendimientoUsar paquetes lo ms grande posiblesCables cortos y conexiones a travs de bridges Seguir estndarNo muy bueno para aplicaciones en tiempo realNo tener un gran nmero de estaciones por segmentoNo mantener equipos rpidos y lentos en el mismo segmentoSegmentos de equipos que hablan mucho. Relacin 80/20
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ETHERNETDominio del mercado. RazonesAlta Confiabilidad AdministrableEscalableBajo costoFcil de instalar
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EthernetLAN Switching
HubsBridgesSwitch de Nivel 2
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DefinicinEquipos de Interconexin de redes que permiten simular el funcionamiento de un bus.
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CaractersticasRegeneran la sealActan en nivel 1Toman la seal y la propaganEl tiempo de retardo es mnimoForman un solo dominio de colisinDetecta colisin e informanIgnorar equipos o segmentos con problemas
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Interconexin
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Informacin que se puede obtener:Nmero total de frames vlidos recibidosNmero total de bytes recibidos por un puertoNmero de frames errados recibidosNmero de frames muy grandesNmero de eventos muy cortos Nmero de colisionesNmero de colisiones tardas
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PREDECESORES DE LOS SWITCHESPuentes - bridges
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Razones para usarlosDiferentes departamentos con diferentes LAN interconectadasDiferentes edificiosDiferentes LANs para manejo de carga (AdeB)Grandes distancias entre partes de la LANConfiabilidad.Seguridad
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DefinicinLos bridges realizan funciones de nivel MAC.Permiten la interconexin entre redes con diferentes maneras de acceder al medio
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ProblemticaTamao y formatos de los paquetes
Redes de Computadores. 4 ed. Andrew TanenbaumVelocidad de las redesTemporizadores de las diferentes redesManejo de prioridadesTipos de acceso al medio
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Bridges TransparentesPreocupacin principal: Transparencia completaEthernet EthernetSeparacin de dominios de colisinVa aprendiendo
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Spaning TreeTrabajan en modo promiscuoTablas de dispersinPrimero vacasPaquetes enviado por inundacin (rbol de expansin)Manejo de ciclosAprenden por la direccin de origenLas entradas en la tabla tienen un tiempo de expiracinActualizacin permanente
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Esquema HubDominio de broadcast es el conjunto de aquellas estaciones que escuchan un mensaje de broadcast (un mensaje generado por una estacin en particular para todas las estaciones que componen la red)1Dominio de colisin es el conjunto de todas aquellasestaciones que en un momento dado pugnan o compitenpor el uso del canal1
1 La evolucin en la arquitectura de las redesIng. lvaro Pachn D., Departamento de Redes y Comunicaciones. Universidad Icesi-I2T.http://www.icesi.edu.co/es/publicaciones/publicaciones/contenidos/sistemas_telematica/1/apachon_evoluc-redes.pdf
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Esquema SwitchDominio de colisinDominio de broadcast
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CaractersticasAprende igual que el bridgeSeparan dominios de colisinNo manejan trfico broadcast ni multicastAutonegociacinAdministrableManejo de filtrosManejo de congestinVirtual LANsManejo de protocolos no enrutablesMximo 7 switches entre dos estaciones
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BibliografaComputer Networking: A Top-Down Approach, 4/E. James F. Kurose, Keith W. Ross.Computer Networks. 4/E. Andrew Tanenbaum.