Capa de Enlace

• El objetivo de esta capa es que lainformación se transmita:– Libre de errores entre los equipos

– Control de acceso a la capa física– Control de acceso a la capa física

– Direccionamiento local con las direccionesfísicas (MAC ADDRESS)

• Utiliza bloques de informacióndenominados “tramas”.

Redes LAN

• Ethernet

• Token Ring

• FDDI• FDDI

• ATM

• WiFi

EthernetExisten 2 tipos:• Ethernet DIX v2 (Ethernet II, 1982)• Ethernet IEEE 802.3 (Estándar, 1983)

Esta red y sus derivadas funciona con el protocolo Esta red y sus derivadas funciona con el protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)

SYN DA SA DATOS CRC

7 + 1 6 6 2 446 a 1500

Trama Ethernet DIX v2

TIPO

CABECERA 14 BYTES

DA: MAC Destino

SA: MAC Origen

TIPO: En forma codificada indica el protocolo de red que se está utilizando. Por ejemplo IP: 0800 (2048), ARP: 0806 (2054), IPX: 8137 (33079)

SYN: 8 bytes de sincronismo de trama (7 bytes=10101010 y 1 byte=10101011)

CRC: Código de Redundancia Cíclica, para calcular la integridad de la trama

DATOS: Es la información recibida del nivel de red, por ejemplo IP

CABECERA 14 BYTES

SYN DA SA LONGITUD DATOS CRC

7 + 1 6 6 2 4

Trama 802.3

SYN: 8 bytes de sincronismo de trama (7 bytes=10101010 y 1 byte=10101011)

46 a 1500

CABECERA 14 BYTES

Longitud del Campo de Datos: Indica la cantidad de bytes que tienen los datos

DA: MAC DestinoSA: MAC Origen

SYN: 8 bytes de sincronismo de trama (7 bytes=10101010 y 1 byte=10101011)

CRC: Código de Redundancia Cíclica, para calcular la integridad de la trama

DATOS: Es la información recibida del nivel de red

Si el campo Tipo/Longitud es mayor que el hexadecimal 05DC (decimal1500),entonces es Ethernet V2, caso contrario es 802.3 y el valor representa lalongitud de los datos

14 bytes

62 = 14 + 20 + 28

Incluye los 8 bytes de las opciones

MAC ADDRESS

• Para Ethernet esta compuesta por 6 bytes– Los primeros 3 bytes definen al fabricante

– Los siguientes 3 bytes es una identificación– Los siguientes 3 bytes es una identificaciónque asigna cada fabricante

• Esta dirección esta grabada en las placasde red (NIC: Network Interface Card)

El protocolo CSMA/CD

• Este protocolo funciona como una conversación alrededorde una mesa en un cuarto oscuro.

• Antes de hablar, cualquier participante debe escuchar porunos segundos para comprobar que nadie está hablando(Carrier Sense).(Carrier Sense).

• Cuando esto ocurre -nadie habla-, cualquiera tieneoportunidad de hablar (Multiple Access)

• Si dos personas comienzan a hablar en el mismo momento,se darán cuenta y dejarán de hablar (Collision Detection)

CSMA/CD

A B C

A C

Colisión

• No existe un control centralizado, las señales son transmitidas en forma serial al medio compartido.

• Los equipos antes de enviar “escuchan el medio CS” para verificar que el mismo este libre.• Los equipos antes de enviar “escuchan el medio CS” para verificar que el mismo este libre.

• Si está libre transmiten MA.

• Si el medio esta ocupado los equipos que quieren transmitir escuchan para detectar cuando se libera. Para Tx no debe haber señal (carrier durante 9,6 microsegundos (12 bytes a 10 Mbps).

• Si dos equipos verifican que el medio esta libre, ambos transmiten y se produce la colisión CD.

• Si la colisión ocurre, los equipos transmiten una señal de interferencia (JAM) para asegurar que todos los equipos se enteren de la colisión y a continuación paran de transmitir.

• Para evitar la colisión los equipos esperan un tiempo aleatorio y transmiten nuevamente (backoff).

• Importante: La trama debe ser lo suficientemente larga como para permitir la detección de la colisión antes de que finalice la transmisión.

Algoritmo Exponencial BinarioBackoff

ST: Slot Time, es el tiempo para propagar 512 bits, 51,2 microsegundos en 10 Mbpsn: Inicialmente en 0, como máximo igual a 10, esto se repite 6 veces.

Direcciones Unicast, Multicast y Broadcast

• Unicast es aquella que identifica a una sola estación.

– El primer byte de la dirección MAC es un número par, porejemplo: f2:3e:c1:8a:b1:01 es una dirección unicast porque“f2” (242) es un número par.

• Multicast permite que un solo frame Ethernet sea recibido porvarias estaciones en forma simultanea.

– El primer byte de la dirección MAC es un número impar, por– El primer byte de la dirección MAC es un número impar, porejemplo: 01:00:81:00:01:00 es multicast pues “01” es unnúmero impar.

• Broadcast permite que un solo frame sea recibido por todas

las estaciones que “vean” el frame.

– Tiene todos los 48 bits en uno (ff:ff:ff:ff:ff:ff:).

– Una dirección Broadcast es un caso especial de direcciónMulticast.

Identificadores IEEELa IEEE asignó identificadores a los diferentes mediosque puede utilizar Ethernet. Este identificador constade tres partes:

10 Base T10 Base T

Velocidad de transmisión

(10 Mega bits por segundo) Tipo de señalización utilizada

(Banda Base)

Información sobre

el medio físico

(Par trenzado)

Identificadores IEEE

• 10Base5: Sistema original. Coaxial grueso. Transmisión banda base, 10Mbps y la máxima longitud del segmento es 500 m.

• 10Base2: Coaxial delgado. 10 Mbps, transmisión banda base y la máxima longitud del segmento es de 185 m.

Identificadores IEEE

• 10Base-T: La “T” quiere decir “twisted”, par trenzado.Opera sobre dos pares de cableados categoría 3 osuperior.

• 10Base-F: La “F” quiere decir fibra óptica:– Define tres conjuntos de especificaciones:

• 10Base-FB: para sistemas de backbone

– Los equipos 10Base-FB son escasos

• 10Base-FP: para conectar estaciones a hubs

– Los equipos 10Base-FP no existen

• 10Base-FL: El más utilizado

Identificadores IEEE(Medios para Fast Ethernet)

• 100Base-T: identifica todo el sistema 100Mbps (Fast Ethernet), incluyendopar trenzado y fibra óptica.

– 100Base-X: Identifica 100Base-TX y 100Base-FX. Los dos utilizan elmismo sistema de codificación (4B/5B) adaptado de FDDI -FiberDistributed Data Interface- de la ANSI.

• 100Base-TX: Fast Ethernet, 100 Mbps, banda base, par trenzado.• 100Base-TX: Fast Ethernet, 100 Mbps, banda base, par trenzado.Opera sobre dos pares de cableados categoría 5 o superior. TXindica que es la versión de par trenzado de 100Base-X.

• 100Base-FX: 100 Mbps, banda base, fibra óptica multimodo.

– 100Base-T4: 100 Mbps, banda base, opera sobre cuatro pares decableados categoría 3 o superior. Poco empleado, equipo escaso.

– 100Base-T2: 100 Mbps, banda base opera sobre dos pares decableados categoría 3 o superior. Nunca fue desarrollado.

Identificadores IEEE(Medios para Gigabit Ethernet)

• 1000Base-X: Identifica 1000Base-SX, 1000Base-LX y 1000Base-CX. Lostres utilizan el mismo sistema de codificación (8B/10B) adaptado delestándar de Canal de Fibra (Fibre Channel), desarrollado por ANSI.

– 1000Base-SX: la “S” significa “short”, corto/corta. 1000 Mbps, bandabase, con fibra óptica que utiliza una longitud de onda corta. La “X”indica el esquema de codificación utilizado: 8B/10B. Máximo 220 m enfibra multimodo.fibra multimodo.

– 1000Base-LX: “L” de “long”, largo/larga. 1000 Mbps, banda base,codificación 8B/10B, con fibra óptica que utiliza una longitud de ondalarga. Máximo 5000 m en fibra monomodo.

– 1000Base-CX: “C” de “copper”, cobre. Cable de cobre, basado en elestándar original de canal de fibra. Máximo 25 m.

• 1000Base-T: Utiliza un sistema de codificación diferente a 1000Base-X.Utiliza cuatro pares de cableados categoría 5 o superior.

Problema

Calcular el tiempo mínimo ymáximo de transmisión de lastramas de menor y mayortamaño para 10Mbps y 100

5,1251,2Duración Trama Corta (µs)

15181518Trama Larga (bytes) [1500 + 14 + 4]

6464Trama Corta (bytes) [46 + 14 + 4]

0,010,1Tiempo de bit (µs)

10010

[64 * 8 * 0,1]tamaño para 10Mbps y 100Mbps.

– Se asume que el tiempo deacceso es de 12 bytes.

1231230Tiempo Total Trama Larga (µµµµs)

6,7267,2Tiempo Total Trama Corta (µµµµs)

0,646,4Duración Sincronismo (µs) [8 * 8 * 0,1]

88Sincronismo (bytes)

0,969,6Tiempo de acceso (µs) [12 * 8 * 0,1]

121,41214Duración Trama Larga (µs)

51,2 + 9,6 + 6,4

Definiciones

• Dominios de Colisiones: Área de la red dentrode la cual se pueden producir colisiones.

• Dominios de Broadcast: Conjunto de todos losdispositivos que recibirán frames de broadcastprovenientes de cualquier dispositivo delconjunto.conjunto.

• Slot Time: Tiempo en transmitir 512 bits (tramacorta).

• Round Trip Time: Tiempo de ida y vuelta quedemora una señal desde los dispositivosubicados en los extremos de la red.

Conceptos

512 bits

A B C

Slot Time (51,2 µs)

Round Trip Time

Longitudes de las Redes(sin considerar repetidores)

• ETHERNET: Aproximadamente 5000 metros

(200 * 50) = 10000 / 2 = 5000

• FAST ETHERNET: Aproximadamente 500 metros

(200 * 5) = 1000 / 2 = 500

• GIGA ETHERNET: Aproximadamente 50 metros• GIGA ETHERNET: Aproximadamente 50 metros

(200 * 0,5) = 100 / 2 = 50 Esto es

un

problema

Importante: Si se aumenta la velocidad:• Hay que disminuir la distancia• Aumentar el tamaño de la trama

Giga Ethernet

• En Mayo de 1996 la IEEE anuncia la formacióndel comite 802.3z para Gigabit Ethernet

• El nuevo estándar debe ser compatible conEthernet y Fast EthernetEthernet y Fast Ethernet

– Método de acceso al medio CSMA/CD

– Soportar half y full duplex

– Utilizar cables UTP, STP y Fibra Óptica

• Se decidió aumentar el tamaño de latrama a 512 Bytes

• Se mantuvo el tamaño mínimo de la trama(64 Bytes)

Giga Ethernet

(64 Bytes)

• Si la tramas es más corta que 512 bytesse agregan símbolos especiales, a esto selo denomina “Carrier Extension”

TRAMA ETHERNET EXTENSION

Bytes de extensión hasta 512

512 Bytes mínimo

SYN MAC D MAC OTIPO/LONG DATOS CRC

Trama Giga Ethernet

1 bit = 0,001 microsegundos, 512 X 8 = 4096 bits,

Duración Trama = 4,096 microsegundos

Importante: El problema se presenta en transmisionesde tramas cortas 64 bytes, ya que se necesitan 448bytes de relleno (12,5 % de rendimiento).

• Para solucionar el problema se agrupan tramas cortas(512 bytes) hasta completar los 1500 bytes, más elframe de transmisión final, a esta técnica se la denomina“Packet Bursting”

• El objetivo es enviar más de un frame durante el tiempode transmisión de equipo

• La primer transmisión limpia el canal y asegura que nose produzca colisiones.

Giga Ethernet

Trama 2 Trama 3Trama 1

Inter Frame Gap (IFG)

12 bytes

512 bytes

1500 bytes