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Tema 5
Tecnologías LAN
Curso 2012/2013 ARC1
Material realizado por la Prof. Ana Verónica Medina Rodríguez
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Índice
Arquitectura LAN.
Características normas LAN
Direccionamiento Físico LAN.
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Arquitectura LAN
LAN: Local Area Network
Red de área local (RAL)
Características:
Ámbito geográfico reducido.
Medio de difusión. Enlace multipunto
Estaciones combinadas
IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) se encarga de su estandarización.
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Arquitectura LAN
Proyecto IEEE 802 1980 (1985 todas las normas)
Conocido como Comité 802
MAN/LAN.
Beneficios: Permitir interoperar productos de distintos fabricantes.
Desarrollo más rápido de productos.
Estabilidad
Habilidad de actualización.
Reducción de costes
Compuesto por tres niveles: Subnivel LLC (Logical Link Control).
Subnivel MAC (Medium Access Control).
Nivel Físico.
OSI IEEE 802
Enlace de
Datos
LLC
MAC
Físico
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Arquitectura LAN
¿Por qué subdividir el nivel de enlace?
Mercado LAN de la época General Motors (Token bus).
Xerox (Ethernet).
IBM (Token Ring).
Subnivel LLC Independiente de la tecnología
Comunicación nivel superior.
Subnivel MAC Interfaz con el nivel físico
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Arquitectura LAN
División de las funciones de nivel enlace OSI: Subnivel LLC
Establecimiento y Cierre.
Control de flujo.
Corrección de errores (ARQ).
Direccionamiento (Multiplexión) - SAPs.
Direccionamiento lógico
Subnivel MAC Sincronismo de trama.
Transparencia de datos.
Direccionamiento.
Direccionamiento físico.
Detección de errores.
Control de acceso al medio (Coordinación del enlace)
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Arquitectura LAN
E_SDU E_PCI E_PCI
E_PDU
Cabecera Cola
MAC_SDU MAC_PCI MAC_PCI
MAC_PDU
Cabecera Cola
PDU OSI
PDU IEEE
En la mayoría de los casos MAC_SDU = LLC_PDU
LLC_SDU LLC_PCI
LLC_PDU
Cabecera
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Arquitectura LAN
Normas LAN (Adoptadas por ISO).
LLC
MAC
FÍSICO
IEE
E 8
02.3
Ethernet Token Ring Token bus WLAN
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Arquitectura LAN Implementación:
Hasta el subnivel MAC se implementa en hardware.
Integrado en la placa base.
Tarjeta de red (NIC: Network interface card).
Subnivel LLC en software, incluido en el driver.
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Arquitectura LAN
Implementación: La interfaz con el medio físico es dependiente de la
tecnología utilizada
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Arquitectura LAN
Implementación
Tarjeta de Red (NIC)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
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Características de las normas
Las normas se caracterizan por:
Topología:
Forma según la cual se interconectan entre sí las estaciones
conectadas a la LAN.
Bus
Anillo
Estrella
Celular
Técnica de control de acceso al medio.
Mecanismo para decidir quién accede al medio de una forma
eficiente.
Contienda.
Rotación Circular.
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Características de las normas Topología bus.
Terminador elimina señal del medio.
Señalización digital (Manchester).
Banda base.
Ancho de banda completo ocupado por la señal
Bidireccional
Vt de 1Mbps,10 Mbps.
Cable coaxial.
Distancia máxima pocos kilómetros.
Uso repetidor.
Permite alcanzar mayores distancia.
Toma de conexión Terminador
Estaciones
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
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A
X
D
Colisión
B envía una trama a A
A y C envían tramas de manera simultánea.
A
Características de las normas
Topología bus. Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones
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Características de las normas Topología en anillo
Señalización digital (Manchester diferencial, NRZ).
Banda base.
Unidireccional.
Vt de 4 Mbps, 16 Mbps y 100 Mbps.
Par trenzado y fibra óptica.
Eliminación de la señal del medio (tramas). Destino
Origen
Estaciones se conectan al repetidor: Elemento activo
Introduce uno o más bits de retardo.
Repetidores
Especiales
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Características de las normas
A
X X
C al recibir la trama la elimina del anillo
Repetidor
Topología en anillo
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Características de las normas Topología en estrella
Las estaciones se conectan a un nodo central mediante dos enlaces físicos, uno para recibir y otra para transmitir.
Señalización digital (Manchester, NRZ, NRZ-I).
Banda base.
Vt de 10 Mbps, 100 Mbps , 1 Gbps y 10 Gbps.
Par trenzado y fibra óptica.
El nodo central/ secundarios están compuestos por un conjunto de puertos.
Nodo Central
Nodo/s
Secundario/s Simple
Estaciones
Extendida
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Características de las normas
Topología en estrella
El nodo central y el/los nodos secundarios se pueden comportar como:
Concentrador (HUB). Todo lo que reciben de un puerto lo difunden por el resto
de puertos.
Conmutador (SWITCH) Todo lo que reciben de un puerto lo difunden “sólo” por el
puerto en dónde está el destino
MSAU (Multi-Station Access Unit) Construye internamente un anillo de forma que en cada
puerto se implementa un repetidor en anillo .
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Características de las normas
Topología en estrella. Concentrador (Hub)
A B C D
C envía trama a B
X X
HUB
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Características de las normas
Topología en estrella. Concentrador (Hub)
No es posible full-duplex Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones
A B C D
C envía trama a B
A envía trama a D
HUB
Colisión
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Características de las normas
Topología en estrella. Concentrador (Hub)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
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Características de las normas
Topología en estrella. Conmutador (Switch)
A B C D
C envía trama a B
Necesita conocer
ubicación
estaciones SWITCH
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Características de las normas
Topología en estrella. Conmutador (Switch)
Es posible full-duplex.
A B C D
C envía trama a B
A envía trama a D
SWITCH
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Características de las normas
Topología en estrella. Conmutador (Switch)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
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Características de las normas
Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella)
Trama
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Características de las normas
Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico MSAU
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Características de las normas Topología celular.
Inalámbrica.
Utilizan el espectro RF.
Banda 2,4 GHz
Banda 5,8 GHz
Señalización analógica.
Vt que oscilan entre 1Mbps a 200 Mbps.
No es posible full-duplex.
Punto de Acceso
Área Cobertura
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Características de las normas
Topología celular
Configuraciones
Ad Hoc No existe ningún dispositivo adicional.
Todas las estaciones (clientes) comparten el ancho de banda disponible.
Todas las estaciones deben estar en el área de cobertura del resto.
Punto de Acceso (Access Point, AP) Las estaciones deben estar en el área de cobertura del
punto de acceso.
Las estaciones sólo transmiten y reciben del AP.
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Características de las normas
Topología celular. Ad Hoc
C
B
A
D
Área de Cobertura C envía trama a B
X
X
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Características de las normas
Topología celular. Ad Hoc
C
B
A
D
Área de Cobertura
C envía trama a B
A envía trama a D Colisión
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Características de las normas
Topología celular. Punto de acceso.
AP
A
B C
D
A envía trama a C
X
X X
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Características de las normas
Punto de Acceso (AP)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace de Datos
Físico
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Características de las normas
Técnica acceso al medio por contienda.
Nivel físico informa medio libre y colisión.
Si hay colisión se decide de forma aleatoria la estación a la que le toca transmitir.
D
D
1º 2º
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Características de la normas
A
B
C
Testigo Trama
A
B
C
A envía trama a C:
1º Captura testigo.
2º Envía trama/s durante THT.
3º Elimina trama.
4º Inserta nuevo testigo
x
Técnica acceso al medio por rotación circular:
Usan una trama de control conocida como testigo.
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Características de las normas
x x x
x
Topología en bus Topología en anillo Topología en estrella Topología celular
ROTACIÓN CIRCULAR
CONTIENDA CSMA/CD(802.3)
Paso testigo (802.4) Paso de testigo (802.5)
FDDI
CSMA/CA(802.11) CSMA/CD(802.3)
Petición/Prioridad (802.12) Sondeo (802.11)
Protocolos MAC normalizados
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Direccionamiento Físico LAN El esquema utilizado es común a todas las normas
LAN/MAN de IEEE.
Todas las NIC vienen desde fábrica con un
identificador único, conocido indistintamente como:
Dirección física
Dirección MAC
Se usan dos campos de las MAC_PDU para
identificar al origen y destino de la misma.
Grupo (broadcast, multicast).
Único (unicast).
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Direccionamiento Físico LAN El tamaño de una dirección MAC es de 48 bits, 6
bytes.
De esos 6 bytes los dos bits menos significativos del
primer byte tienen un significado especial:
Bit I/G, Individual/Grupo.
Identifica a una sola estación o grupo de estaciones.
Bit U/L, Universal/Local.
Dirección administrada por IEEE (global) o por otros. LSB
Primer bit que se transmite
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Direccionamiento Físico LAN Las direcciones administradas por IEEE tienen un
formato especial.
Los 48 bits se dividen en dos grupos:
Los primeros 24 bits identifican a un único fabricante.
Conocido como OUI (Organization Unique Identifier, identificador único
de organización).
Los fabricantes pagan un canon a IEEE por cada OUI que les asigne.
Los últimos 24 bits los asigna el fabricante.
Todas las NICs que fabrique se diferenciarán por éstos.
OUI Fabricante
24 bits 24 bits
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Direccionamiento Físico LAN Se utilizan diferentes notaciones para describir una
dirección MAC, todas representan cada byte
en formato canónico
El LSB se representa a la derecha de cada byte.
y hexadecimal
0x40
Las notaciones más frecuentes son:
1B:03:F2:45:78:25
F0.34.AB.23.45.12
02DE0A.2343AC
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Direccionamiento Físico LAN Además existe un conjunto de direcciones MAC
registradas por IEEE y que tienen un significado
especial, p.e.
FF:FF:FF:FF:FF:FF, conocida como dirección broadcast.
Usada para enviar tramas a todas las estaciones.
OUI 01:00:5E:
Utilizado para poder mapear direcciones de nivel 3 multicast en
direcciones de nivel 2 multicast.
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Bibliografía
Forouzan Behrouz A. Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones. Mc. Graw Hill, 2001.
William Stallings. “Comunicaciones y Redes de Computadores”. 5º, 6ª, 7ª edición. Prentice Hall. 2000.
James Trolove. “LAN Wiring”. Mc Graw Hill. 2000.
Martin P. Clark. “Data Networks, IP and the Internet. Protocols, Design and Operation”. Wiley. 2003.