tema 4 tecnologías de redes lan técnicas de contienda ... · – estándar ieee 802.5 (“token...
TRANSCRIPT
TEMA 4Tecnologías de redes LAN
Miguel Ángel Gómez Hernández
Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios
Curso 2007/2008
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (2)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (3)
Redes locales
Características– No muchas máquinas– Bajas o altas velocidades de transmisión– Distancias limitadas– Bajo coste
Usos– Ordenadores personales– Respaldo y almacenamiento– Redes ofimáticas– …
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (4)
Arquitecturas LAN
Varias posibilidades– Capas bajas de modelo OSI– Estándar 802 de IEEE– Cualquier protocolo que estandarice
Capa físicaAcceso al medioNivel de enlace lógico
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (5)
IEEE 802 vs OSI
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (6)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (7)
Capa física IEEE 802
Codificación y decodificación– Bits en señal y viceversa
Generación de preámbulos
Transmisión y recepción de los bits
Topología y medio de transmisión
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (8)
Codificaciones de capa física IEEE 802
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (9)
Topologías
ÁrbolBusAnilloEstrella
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (10)
Topologías
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (11)
Bus
Multipunto– Lo que transmite uno lo escuchan todos
Hace falta identificar al destinatario– Dirección
El terminador absorbe la trama al finalHace falta regular la transmisión– Para evitar colisiones
También árbol como bus lógico– Un solo medio
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (12)
Ejemplo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (13)
Problemas de los buses
Balanceado de la señal– La potencia de señal debe ser
Suficiente para recibir bien (atenuación, ruido…)No excesiva para no saturar
– Fácil en punto a punto– Difícil en multipunto
– División de bus en segmentosRepetidores pasivos
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (14)
Ejemplo de uso de repetidores
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (15)
Medios en los buses
Casi sólo coaxial– Coaxial negro o amarillo– Base de Ethernet– Distancias pequeñas
Hoy en día par trenzado en estrella– Bus lógico
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (16)
Anillo
Los repetidores son unidireccionales– Toman tramas por un extremo, las copian por otro– Las estaciones se conectan a los repetidores
Las tramas– Pasan por todas las estaciones– La estación destinataria la copia
Puede modificarla– La estación origen la retira cuando le vuelve
Control de acceso al medio– Qué estación transmite en cada momento
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (17)
Repetidores del anillo
Estado de escucha– Pasa los bits a la
estación, y los reenvía
Estado de transmisión– Inserta bits– Si llegan bits los retira
Estado de corto– No hay retardo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (18)
Ejemplo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (19)
Problemas en el anillo
El reloj se incluye en la trama– Variaciones “alto-bajo-alto” a la frecuencia
adecuada– Los repetidores se sincronizan con esto
Problemas de variaciones– Son ampliadas de repetidor a repetidor
– Varias solucionesPero número de repetidores se ve limitado
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (20)
Problemas del anillo
¿Por qué retira la trama el transmisor?– Varios destinatarios (multicast)– Asentimiento en la misma trama
¿Qué pasa si falla una estación o segmento?– Se rompe el anillo
Fallo total
¿Cómo se añade una nueva estación?– Parada del sistema
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (21)
Anillo lógico en estrella
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (22)
Medios en el anillo
Par trenzadoCoaxial– negro o amarillo
Fibra óptica
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (23)
Topología en estrella
Cada estación conectada a una central– Normalmente con enlace duplex
El nodo central puede– Difundir
Sólo una estación puede transmitir a la vezEquivalente a bus (“bus lógico”)
– ConmutarCopia la trama en la salida adecuadaVarias estaciones pueden transmitir a la vez
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (24)
Medios en la estrella
Par trenzado no apantallado– El del teléfono
No muy bueno, pero ya instalado– Distancias muy cortas
Par trenzado apantalladoFibra óptica– Multimodo– Monomodo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (25)
Estrellas de varios niveles
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (26)
Hubs o switches
Hub– Traducción como “centro” o “concentrador”– Retransmite la señal a todas las salidas
Switch– Traducción como “conmutador”– El conmutador interpreta la dirección
Sólo manda por la salida adecuada– Mayores prestaciones– Paso de hub a switch sin cambios en estaciones– Dos tipos: “Store and forward” vs. “Cut-throug”.
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (27)
Hubs o switches
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (28)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (29)
Control del enlace lógico (LLC)Semejantes funciones a la capa 2 de OSIAlgunas funciones las asume la capa MAC
– Entramado– Detección de errores
Direcciones– Identifican al usuario de servicio LLC en origen y destino
Referidas como SAP– Típicamente protocolo de nivel superior
Fundamentalmente– Interfaz con capas superiores– Control de errores y flujo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (30)
Servicios de LLC
LLC es el protocolo de nivel de enlace lógico de IEEE 802– Basado en HDLC
Tres tipos de servicios– No orientado a conexión sin confirmación– Orientado a conexión con confirmación– No orientado a conexión con confirmación
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (31)
Protocolo LLC
Operación tipo 1– Servicio no orientado a conexión no confirmado
Tramas UITramas XID y TEST
Operación tipo 2– Servicio orientado a conexión confirmado
Modo ABM con cabecera extendidaTramas de datos, control, y SABME, DISC, UA
Operación tipo 3– Servicio no orientado a conexión confirmado
Tramas no existentes en HDLCARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (32)
Ejemplo: TCP/IP sobre IEEE 802
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (33)
Trama MAC y LLC en IEEE 802
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (34)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (35)
El problema del acceso al medio
Varias estaciones transmiten de forma independiente
El medio de transmisión es el mismo
Si dos transmiten a la vez se produce colisión
El tiempo puede ser continuo o ranurado
Las estaciones pueden o no detectar la portadora
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (36)
Acceso al medio IEEE 802
Entramado– Datos en tramas con dirección y campo de
detección de erroresDesentramado– Reconocimiento de dirección– Detección de errores
Gobierno del acceso al medio compartido– No presente en capa 2 tradicional (OSI)
Para un protocolo LLC– Muchos protocolos MAC son posibles
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (37)
Acceso al medio IEEE 802
Transporta datos del nivel de enlace lógico (LLC)Gestiona el acceso al medioDirecciona en el medio compartido– Dirección MAC de destino– Dirección MAC de origen
Detecta errores y descarta tramas– El nivel LLC detecta faltas y retransmite (opcional)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (38)
Dónde controlar el acceso al medio
Central– Más control– Lógica de acceso sencilla– Evita problemas de coordinación– Punto muy sensible a fallos– Cuello de botella
Distribuido
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (39)
Cómo controlar el acceso al medio
De forma síncrona– Capacidad reservada para cada conexión
Multiplexación, conmutación de circuitos…No óptimo en LAN
– Necesidades de estaciones impredecibles
De forma asíncrona– Para cada transmisión de una trama se
consigue una capacidad
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (40)
Control asíncronoRotación circular (round robin)– Bueno si muchas tienen mucho que transmitir– Centralizado (ej. sondeo) o distribuido (ej. paso de
testigo)Reserva– Buena si pocas tienen mucho que transmitir
Contienda– Buena si pocas tienen poco que transmitir
(ráfagas)– Distribuido, simple– Muy malo si la carga es alta
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (41)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (42)
Protocolos de contienda
Las estaciones transmiten– Se pueden producir colisiones
Hace falta– Darse cuenta de si hay colisión– Decidir cuándo retransmitir
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (43)
Modelado del tráfico
Red
retransmisiones
I G S
Tráfico fuente (I)Tráfico en la red (G)Tráfico cursado (S)– Fracciones de la capacidad de canal (C)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (44)
Modelado de tráfico
Si no se pierde– S=I
Si hay retransmisiones– G>I– S<G
S es el caudal– Rendimiento, cadencia eficaz, throughput– S=G·Probéxito
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (45)
ALOHASolución más simpleSe transmite cuando se tienen datosSi hay colisión (no se recibe confirmación)
– Se espera un tiempo aleatorio– Se vuelve a transmitir
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (46)
Rendimiento de ALOHA
Suposiciones– Infinitas fuentes– Generación de tramas según proceso de Poisson
Media 0<λ<1
Éxito si se transmite una trama y– No hay ya una trama a medio transmitir– No se transmite otra trama
Durante dos tiempos de trama no se debe transmitir otraProbéxito=e-2G
Rendimiento de ALOHA– S=G·e-2G
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (47)
Rendimiento de ALOHA
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (48)
ALOHA ranurado
El tiempo es ranurado– Sólo se puede transmitir trama al comienzo
de la ranuraProbabilidad de colisión más baja– Sólo si otra transmisión en la misma ranura
Rendimiento– S=G·e-G
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (49)
Rendimiento de ALOHA ranurado
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (50)
Carrier Sense Multiple Access
Las estaciones detectan la portadora– Saben si otra ya está transmitiendo
Entonces esperan
CSMA persistente-1CSMA no persistenteCSMA persistente-p
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (51)
Carrier Sense Multiple Access
Diferencias entre variantes CSMA:– ¿Qué hacen cuando encuentran el medio
libre?– ¿Cómo se detecta una colisión?– ¿Qué se hace cuando se detecta una
colisión?¡¡Diferencias entre libros!!
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (52)
CSMA persistente-11. Las estaciones escuchan el canal2. Si está ocupado, esperan hasta que quede
libre3. Si está vacío, transmiten4. Si hay colisión
– Se espera un tiempo aleatorio– Se vuelve al paso 1Causas de colisión
– Dos estaban esperando que otra acabase– Retardo del canal oculta que ya hay portadora
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (53)
CSMA no persistente
1. Las estaciones escuchan el canal2. Si está ocupado
– Se espera un tiempo aleatorio– Se vuelve al paso 1
3. Si está vacío, transmiten4. Si hay colisión
– Se espera un tiempo aleatorio– Se vuelve al paso 1
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (54)
CSMA persistente-p
En tiempo ranurado1. Las estaciones escuchan el canal2. Si está ocupado, esperan3. Si está vacío
– Transmiten con probabilidad p– Se vuelve al paso 1 con probabilidad (1-p)
4. Si hay colisión– Se espera un tiempo aleatorio– Se vuelve al paso 1
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (55)
Rendimiento de CSMA
Fuente: Kleinrock, L. and F. Tobagi, "Packet Switching in Radio Channels: Part I--Carrier Sense Multiple-Access Modes and their Throughput-Delay Characteristics", IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-23, No. 12, pp. 1400-1416, December 1975.
a=tprop/ttrama
Con poca carga, mejor más “persistente”
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (56)
CSMA/CD
CD: Collision DetectionEs un CSMA pero– La estación escucha mientras transmite– Si detecta colisión, aborta la transmisión
Restricción– El tiempo de trama debe ser mayor que dos veces
el retardo de propagación máximo– Limitación de longitud de medio para detección de
colisión por aumento de tensión:500 m para coaxial de 75 Ω200 m para coaxial de 50 Ω
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (57)
CSMA/CD
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (58)
CSMA/CD
Pasos:1. Si el medio se encuentra libre, transmite2. Si el medio se encuentra ocupado, escucha hasta
que se libere → transmite inmediatamente3. Si se detecta colisión durante transmisión, se
transmite una señal de interferencia para que el resto de estaciones se entere. A continuación, se deja de transmitir (¡menos tiempo desaprovechado!)
4. Posteriormente se espera un tiempo aleatorio (backoff) y se vuelve al paso 1
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (59)
CSMA/CD
1-persistente– ¿Peor rendimiento?Clave: espera aleatoria tras colisión
– Binary exponential backoffEficacia frente a amplio rango de condiciones de carga:
– Baja carga:Se usa el canal en cuanto queda libre
– Alta carga:No se realimentan colisiones debido a la elección del tiempo de espera
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (60)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (61)
Protocolos de ordenación
Protocolos de contienda inadecuados– Si tráfico muy alto
Muchas colisiones
– Si recuperación de colisión difícilAlto retardo en redes por satéliteTiempo de trama pequeño en redes de alto ancho de banda
Protocolos de ordenación– Las máquinas transmiten en orden
No hay colisiones
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (62)
Paso de testigo
Existe una trama que hace de testigo– Quien la tiene transmite– Al acabar sus datos o su tiempo asignado
Pasa el testigo
Todas las estaciones de igual jerarquía
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (63)
Token bus
Paso de testigo en bus– Las estaciones forman un anillo lógico
Cada cual conoce a su sucesor
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (64)
Token ring
Paso de testigo en anillo– Las estaciones se disponen en un anillo físico
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (65)
Token ring
La estación emisora debe retirar la tramaTiempo gastado en pasar el testigoRendimiento– Si todas las estaciones tienen una trama
que transmitir– Tras hacerlo pasan el testigo
Ejercicio
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (66)
Técnicas de sondeo
Una estación de mayor jerarquía– Va dando turnos a las estaciones– Al acabar sus datos o su tiempo asignado
Informan a la estación primaria
Ejemplo– HDLC en modo no balanceado
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (67)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (68)
Mapa de bitsEl tiempo se divide en
– Ranuras de reservaPor TDM, cada estación tiene una ranuraSi tiene datos pone un 1
– Ranuras de transmisiónTantos tiempos de trama como fueron reservados
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (69)
DQDB
Distributed Queue Dual Bus– Bus doble de colas distribuidas
Un bus para el tráfico en cada sentido– El bus del sentido opuesto se utiliza para
hacer reservas
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (70)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (71)
Estándares IEEE 802 (y FDDI)
AnilloBus dualAnilloBus/árbol/estrella
Fibra óptica100Mbps
Fibra óptica, coax44.736/155Mbps
UTP4Mbps
STP16Mbps
Coax1/5/10Mbps
Fibra óptica5/10/20Mpbs
Coax10Mbps
UTP1/10/100 Mpbs
Fibra óptica1000 Mbps
Física
Token ringDQBDToken ringToken busCSMA/CDMAC
IEEE 802.2Control del enlace de datos (independiente de la topología, medio o técnica MAC)
LLC
IEE
E 8
02.3
IEE
E 8
02.4
IEE
E 8
02.5
IEE
E 8
02.6
FDD
I
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (72)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (73)
IEEE 802.3 y Ethernet
Ethernet– “Red de éter”– Producto original de Xerox– IEEE 802.3 casi idéntico
Características– Red en bus lógico
Bus físico de coaxialEstrella de par trenzado o fibra con hub
– Acceso CSMA/CDRetroceso exponencial binario
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (74)
Especificaciones físicas del 802.3
1000m(host a hub)
100m(host a hub)
185m
500m
Distancia
33EstrellaOn/offFibra óptica
10baseFP(tb FB y FL)
-EstrellaManchesterUTP10baseT
30BusManchesterCoax10base2
100BusManchesterCoax10base5
Estaciones por segmento
TopologíaCodificaciónMedioDenominación
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (75)
Protocolo MAC en IEEE 802.3
Un CSMA/CD en el que– Tras k colisiones (k≤10)
Se espera n·tprop– Con n entre 0 y 2k-1
– Tras k colisiones (10<k≤16)Se espera n·tprop
– Con n entre 0 y 1023
– Si hay más de 16 colisionesSe desiste
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (76)
Fast Ethernet (IEEE 802.3 100 Mbps)
1000m
100m
285m
200m
Distancia
Estrella8B6T NRZ4 pares UTP Cat3,4 o 5
100baseT4
Estrella4B5B NRZIFibra100baseFX
EstrellaMLT-32 pares UTP Cat5
EstrellaMLT-32 pares STP
100baseTX
TopologíaCodificaciónMedioDenominación
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (77)
Fast Ethernet
Generalmente 100 Mbps half-duplex– ¡100 Mbps full-duplex con conmutadores!– CSMA/CD no necesario (no colisiones)
Se mantiene el formato de trama para “compatibilidad hacia atrás”
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (78)
Gigabit Ethernet
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (79)
Formato de trama IEEE 802.3
Diferencias con Ethernet (de Xerox)– El campo Longitud
Especifica tipo de trama– El campo de datos
Encapsula datos del nivel de red directamente– El campo Preámbulo
Son 8 octetos, no existe campo SFD
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (80)
Campos de la trama IEEE 802.3
Preámbulo– Siete veces 10101010
Reloj de 10MHz (a 10Mbps, con Manchester)– Permite sincronización
SFD– Marca el comienzo de la trama (10101011)
FCS– Bits para detección de errores
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (81)
Campos de la trama IEEE 802.3
Direcciones– Válidas en la LAN (“direcciones MAC”)– Del origen (SA) y del destino (DA)
Longitud– El número de bytes del campo Datos LLC
Datos LLC– Los datos transportados a la capa LLC
Al menos 46 bytes (para que la trama tenga 64)Si no se introduce un relleno
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (82)
¿Por qué trama de 64 bytes?
Con CSMA/CD– Transmisor debe estar transmitiendo
cuando ocurre colisiónttrama > 2· tprop
Hacer las tramas más largasHacer los cables más cortos
A 10Mbps, con las longitudes fijadas– Trama de al menos 64 bytes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (83)
Ethernet conmutada
En una Ethernet– Sólo una estación transmite a la vez– Sólo una estación recibe a la vez
Salvo multicast o difusión
En Ethernet conmutada– Varias estaciones transmiten a la vez
Si los medios son duplex, no hay colisiones
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (84)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (85)
IEEE 802.4 (“Token bus”)
De General Motors y otrosCaracterísiticas– Bus físico
Pero las estaciones se organizan en anillo– Conocen su antecesor y sucesor
– Cable coaxial de 75Ω (como el de TV)– Gestión de prioridades– Muy complicado
Especialmente por mantenimiento del anillo
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (86)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (87)
IEEE 802.5 (“Token ring”)
Producto original de IBM– Pensado para entornos industriales
Características– Red en anillo físico– Acceso al medio mediante token ring
Con estación monitora– Gestión de prioridades
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (88)
Especificaciones físicas del 802.5
Anillo de par trenzado– STP a 1, 4 o 16 Mbps– UTP a 4 Mbps
Codificación– Manchester diferencial
Anillo en estrella– Cada estación unida con dos cables al
centro
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (89)
Protocolo MAC en IEEE 802.5
Token ring con estación monitora– Todas las estaciones iguales para transmitir– Una estación es el monitor
Funciones del monitor– Garantizar que hay un (y sólo) un testigo– Retirar tramas huérfanas– Añadir retardo artificial cuando proceda
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (90)
Estándar FDDI (ANSI)
También para anillo, con token ringDiferencias– A 100 Mbps– Sin prioridades ni reservas
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (91)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (92)
IEEE 802.6 (“DQDB”)
Para redes MANCaracterísticas– Doble bus de fibra o coaxial de 75Ω
Cada bus para transmisión en un sentido– Acceso al medio mediante reserva
En el bus opuesto al que se usa para transmitir
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (93)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (94)
IEEE 802.11
Redes inalámbricas– LAN inalámbricas– Interconexión de LAN– Acceso nómada– Redes ad hoc
Muchas complicaciones– Radio e infrarrojos muy afectados por ruido– Potencia recibida depende de distancia, geografía…– Fácil interceptación– Espectro finito, que debe ser compartido, y es regulado
Difícil estandarizar
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (95)
Arquitectura de IEEE 802.11
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (96)
Arquitectura de IEEE 802.11Un conjunto básico de servicios (BSS)
– Estaciones que comparten el mismo medio– La asociación de una estación al BSS es dinámica– Es una “celda”
Puede unirse a un sistema de distribución (DS)– Que hace de backbone– Mediante un punto de acceso (AP)
Parte de la estación que implementa la conectividad al backbone
– Puede ser inalámbrico o cableadoEn total forman un conjunto de servicios extendido(ESS)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (97)
Arquitectura de IEEE 802.11Se definen nueve tipos de servicios
– Asociación (entre estación y AP)– Reasociación (transferencia a otro AP)– Disociación– Autentificación (identificarse para ganar acceso)– Deautentificación (termina el proceso de autentificación)– Privacidad (para que sólo lea el receptor)– Entrega de MSDU (para comunicar a otro en el mismo BSS)– Distribución (para llegar a otro BSS)– Integración (para llegar a otra red IEEE 802.x)
Pueden ofrecerse– De forma distribuida (en cada estación)– En el DS (en los AP o en máquinas centrales específicas)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (98)
Arquitectura de IEEE 802.11
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (99)
Arquitectura de IEEE 802.11
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (100)
Acceso al medio en IEEE 802.11
Técnica CSMA/CA (CSMA withCollision Avoidance)– Espera de tiempo aleatorio tras
detectar el medio libreDepende de la prioridad
– Short InterFrame Space (SIFS)– Point Coordination Function IFS (PIFS)– Distributed Coordination Function IFS (DIFS)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (101)
Acceso al medio en IEEE 802.11El acceso al medio consiste en
– Ver el medio libre– Esperar DIFS– Si el medio sigue libre
En el primer intento transmiteEn los sucesivos intentos, espera un tiempo aleatorio
El SIFS se utiliza para– Contestar a un Request To Send (RTS) con un Clear To Send
(CTS)– Contestar a una trama con ACK
Como no hay detección de colisiones, esto ayuda
El PIFS se utiliza para– Hacer sondeos (control centralizado de acceso)
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (102)
CSMA/CA
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (103)
CSMA/CA
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (104)
CSMA/CAPCF (Point Coordination Function)
– Función de coordinación puntual– Sondeos realizados por elemento central– PIFS para sondeos– Para evitar “acaparar” el medio, se usan “supertramas”
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (105)
Tipos de tramas 802.11
Tramas de control– ACKs
Datos– Piggybacking– Sondeos
Tramas de gestión de asociaciones
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (106)
Índice generalRedes locales y el estándar IEEE 802Capa física
– Codificación– Topologías de redes locales
Capa de enlace lógicoCapa de control de acceso al medio
– Técnicas de contienda– Técnicas de rotación (ordenación)– Técnicas de reserva
Estándares de IEEE 802– Estándar IEEE 802.3 y “ethernet”– Estandar IEEE 802.4 (“token bus”)– Estándar IEEE 802.5 (“token ring”)– Estándar IEEE 802.6 (“DQDB”)– Estándar IEEE 802.11 para LAN inalámbricas
Puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (107)
Puentes
Necesidad de conectar varias LAN– Normalmente se hace a nivel de red (tema
5)– Otra solución es usar puentes (bridges)
Sólo niveles físico y de enlace
Puentes– Conectan redes de protocolos similares
Más simplesMás rápidos
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (108)
Funciones de un puente
Escuchar todas las tramas de una LAN
– No hacer nada con las que son para esa LAN
– Utilizando el protocolo MAC que corresponda
Enviar a la otra LAN las tramas destinadas a ella
Hacer lo mismo en el otro sentido
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (109)
Arquitectura de un puente
Si conecta dos redes iguales
Si conecta dos redes distintas
UsuarioLLCMACFísica
UsuarioLLCMACFísica
MACFísica Física
UsuarioLLCMACFísica
UsuarioLLCMACFísica
MACFísica Física
MACLLC
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (110)
Problemas de los puentes
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (111)
Encaminamiento en puentes
¡¡¡Sólo direcciones MAC!!!Hace falta saber– Qué estaciones están en qué LAN– Por qué salida enviar las tramas
Soluciones– Puentes estáticos
Correspondencia dirección/salida programada
– Puentes transparentesDescubren dinámicamente las correspondencias
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (112)
Puentes transparentes
A priori mandan las tramas por todas las salidasCuando les llega una trama de MACxpor el puerto Px– Aprenden que a MACx se llega por Px
Las tablas de direccionamiento caducan
ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (113)
Bucle de puentes
Solución: algoritmo de árbol de expansión de 802.1