Índice general. Redes locales. Arquitecturas LAN. TEMA 4 Tecnologías de redes LAN. Miguel Ángel Gómez Hernández. Varias posibilidades

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1 Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios Curso 2007/2008 TEMA 4 Tecnologías de redes LAN Miguel Ángel Gómez Hernández Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (2) Redes locales Características No muchas máquinas Bajas o altas velocidades de transmisión Distancias limitadas Bajo coste Usos Ordenadores personales Respaldo y almacenamiento Redes ofimáticas Arquitecturas LAN Varias posibilidades Capas bajas de modelo OSI Estándar 802 de IEEE Cualquier protocolo que estandarice Acceso al medio Nivel de enlace lógico ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (3) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (4)

2 IEEE 802 vs OSI Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (5) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (6) Capa física IEEE 802 Codificaciones de 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 (7) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (8)

3 Topologías Topologías Árbol Bus Anillo Estrella ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (9) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (10) Bus Ejemplo Multipunto Lo que transmite uno lo escuchan todos Hace falta identificar al destinatario Dirección El terminador absorbe la trama al final Hace falta regular la transmisión Para evitar colisiones También árbol como bus lógico Un solo medio ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (11) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (12)

4 Problemas de los buses Ejemplo de uso de repetidores 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 segmentos Repetidores pasivos ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (13) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (14) 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 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 (15) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (16)

5 Repetidores del anillo Ejemplo 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 (17) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (18) Problemas en el anillo Problemas del 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 soluciones Pero número de repetidores se ve limitado 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 (19) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (20)

6 Anillo lógico en estrella Medios en el anillo Par trenzado Coaxial negro o amarillo Fibra óptica ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (21) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (22) 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 vez Equivalente a bus ( bus lógico ) Conmutar Copia la trama en la salida adecuada Varias estaciones pueden transmitir a la vez Medios en la estrella Par trenzado no apantallado El del teléfono No muy bueno, pero ya instalado Distancias muy cortas Par trenzado apantallado Fibra óptica Multimodo Monomodo ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (23) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (24)

7 Estrellas de varios niveles 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 (25) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (26) Hubs o switches Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (27) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (28)

8 Control del enlace lógico (LLC) Servicios de LLC Semejantes funciones a la capa 2 de OSI Algunas 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 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 (29) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (30) Protocolo LLC Ejemplo: TCP/IP sobre IEEE 802 Operación tipo 1 Servicio no orientado a conexión no confirmado Tramas UI Tramas XID y TEST Operación tipo 2 Servicio orientado a conexión confirmado Modo ABM con cabecera extendida Tramas de datos, control, y SABME, DISC, UA Operación tipo 3 Servicio no orientado a conexión confirmado Tramas no existentes en HDLC ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (31) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (32)

9 Trama MAC y LLC en IEEE 802 Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (33) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (34) 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 Acceso al medio IEEE 802 Entramado Datos en tramas con dirección y campo de detección de errores Desentramado 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 (35) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (36)

10 Acceso al medio IEEE 802 Transporta datos del nivel de enlace lógico (LLC) Gestiona el acceso al medio Direcciona 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) 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 (37) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (38) 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 Control asíncrono Rotación 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 (39) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (40)

11 Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (41) 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 (42) Modelado del tráfico Tráfico fuente (I) Tráfico en la red (G) Tráfico cursado (S) Fracciones de la capacidad de canal (C) I G S Red retransmisiones 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 Prob{éxito} ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (43) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (44)

12 ALOHA Solución más simple Se transmite cuando se tienen datos Si hay colisión (no se recibe confirmación) Se espera un tiempo aleatorio Se vuelve a transmitir ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (45) 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 otra Prob{éxito}=e -2G Rendimiento de ALOHA S=G e -2G ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (46) Rendimiento de ALOHA ALOHA ranurado El tiempo es ranurado Sólo se puede transmitir trama al comienzo de la ranura Probabilidad 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 (47) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (48)

13 Rendimiento de ALOHA ranurado Carrier Sense Multiple Access Las estaciones detectan la portadora Saben si otra ya está transmitiendo Entonces esperan CSMA persistente-1 CSMA no persistente CSMA persistente-p ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (49) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (50) 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!! CSMA persistente-1 1. Las estaciones escuchan el canal 2. Si está ocupado, esperan hasta que quede libre 3. Si está vacío, transmiten 4. Si hay colisión Se espera un tiempo aleatorio Se vuelve al paso 1 Causas de colisión Dos estaban esperando que otra acabase Retardo del canal oculta que ya hay portadora ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (51) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (52)

14 CSMA no persistente 1. Las estaciones escuchan el canal 2. Si está ocupado Se espera un tiempo aleatorio Se vuelve al paso 1 3. Si está vacío, transmiten 4. Si hay colisión Se espera un tiempo aleatorio Se vuelve al paso 1 CSMA persistente-p En tiempo ranurado 1. Las estaciones escuchan el canal 2. Si está ocupado, esperan 3. 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 (53) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (54) Rendimiento de CSMA CSMA/CD a=tprop/ttrama Con poca carga, mejor más persistente 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 , December ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (55) CD: Collision Detection Es 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 Ω 200 m para coaxial de 50 Ω ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (56)

15 CSMA/CD CSMA/CD Pasos: 1. Si el medio se encuentra libre, transmite 2. Si el medio se encuentra ocupado, escucha hasta que se libere transmite inmediatamente 3. 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 (57) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (58) CSMA/CD Índice general 1-persistente Peor rendimiento? Clave: espera aleatoria tras colisión Binary exponential backoff Eficacia 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 Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (59) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (60)

16 Protocolos de ordenación Paso de testigo Protocolos de contienda inadecuados Si tráfico muy alto Muchas colisiones Si recuperación de colisión difícil Alto retardo en redes por satélite Tiempo de trama pequeño en redes de alto ancho de banda Protocolos de ordenación Las máquinas transmiten en orden No hay colisiones 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 (61) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (62) Token bus Token ring Paso de testigo en bus Las estaciones forman un anillo lógico Cada cual conoce a su sucesor Paso de testigo en anillo Las estaciones se disponen en un anillo físico ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (63) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (64)

17 Token ring La estación emisora debe retirar la trama Tiempo gastado en pasar el testigo Rendimiento Si todas las estaciones tienen una trama que transmitir Tras hacerlo pasan el testigo Ejercicio 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 (65) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (66) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (67) Mapa de bits El tiempo se divide en Ranuras de reserva Por TDM, cada estación tiene una ranura Si tiene datos pone un 1 Ranuras de transmisión Tantos tiempos de trama como fueron reservados ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (68)

18 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 (69) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (70) Estándares IEEE 802 (y FDDI) Índice general LLC MAC Física IEEE Control del enlace de datos (independiente de la topología, medio o técnica MAC) IEEE CSMA/CD Coax 10Mbps UTP 1/10/100 Mpbs Fibra óptica 1000 Mbps IEEE Bus/árbol/estrella Token bus Coax 1/5/10Mbps Fibra óptica 5/10/20Mpbs IEEE Token ring UTP 4Mbps STP 16Mbps Anillo DQBD Fibra óptica, coax /155 Mbps Bus dual Token ring Fibra óptica 100Mbps Anillo ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (71) IEEE FDDI Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (72)

19 IEEE y Ethernet Especificaciones físicas del Ethernet Red de éter Producto original de Xerox IEEE casi idéntico Características Red en bus lógico Bus físico de coaxial Estrella de par trenzado o fibra con hub Acceso CSMA/CD Retroceso exponencial binario Denominación 10base5 10base2 10baseT 10baseFP (tb FB y FL) Medio Coax Coax UTP Fibra óptica Codificación Manchester Manchester Manchester On/off Topología Bus Bus Estrella Estrella Estaciones por segmento Distancia 500m 185m 100m (host a hub) 1000m (host a hub) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (73) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (74) Protocolo MAC en IEEE Fast Ethernet (IEEE Mbps) Un CSMA/CD en el que Tras k colisiones (k 10) Se espera n t prop Con n entre 0 y 2 k -1 Tras k colisiones (10<k 16) Se espera n t prop Con n entre 0 y 1023 Si hay más de 16 colisiones Se desiste Denominación 100baseTX 100baseFX 100baseT4 Medio 2 pares STP 2 pares UTP Cat 5 Fibra 4 pares UTP Cat 3,4 o 5 Codificación MLT-3 MLT-3 4B5B NRZI 8B6T NRZ Topología Estrella Estrella Estrella Estrella Distancia 200m 285m 100m 1000m ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (75) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (76)

20 Fast Ethernet Gigabit 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 (77) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (78) Formato de trama IEEE Campos de la trama IEEE 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 (79) Preámbulo Siete veces Reloj de 10MHz (a 10Mbps, con Manchester) Permite sincronización SFD Marca el comienzo de la trama ( ) FCS Bits para detección de errores ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (80)

21 Campos de la trama IEEE 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 Por qué trama de 64 bytes? Con CSMA/CD Transmisor debe estar transmitiendo cuando ocurre colisión t trama > 2 t prop Hacer las tramas más largas Hacer los cables más cortos A 10Mbps, con las longitudes fijadas Trama de al menos 64 bytes ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (81) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (82) 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 (83) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (84)

22 IEEE ( Token bus ) De General Motors y otros Caracterísiticas 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 (85) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (86) IEEE ( 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 Especificaciones físicas del 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 (87) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (88)

23 Protocolo MAC en IEEE 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 Estándar FDDI (ANSI) También para anillo, con token ring Diferencias A 100 Mbps Sin prioridades ni reservas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (89) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (90) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (91) IEEE ( DQDB ) Para redes MAN Características 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 (92)

24 Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (93) IEEE 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 (94) Arquitectura de IEEE Arquitectura de IEEE Un 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 cableado En total forman un conjunto de servicios extendido (ESS) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (95) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (96)

25 Arquitectura de IEEE Arquitectura de IEEE Se 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 (97) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (98) Arquitectura de IEEE Acceso al medio en IEEE Técnica CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance) Espera de tiempo aleatorio tras detectar el medio libre Depende 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 (99) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (100)

26 Acceso al medio en IEEE CSMA/CA El acceso al medio consiste en Ver el medio libre Esperar DIFS Si el medio sigue libre En el primer intento transmite En 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 (101) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (102) CSMA/CA CSMA/CA PCF (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 (103) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (104)

27 Tipos de tramas Tramas de control ACKs Datos Piggybacking Sondeos Tramas de gestión de asociaciones ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (105) Índice general Redes locales y el estándar IEEE 802 Codificación Topologías de redes locales Capa de enlace lógico Capa de control de acceso al medio Técnicas de contienda Técnicas de rotación (ordenación) Técnicas de reserva Estándares de IEEE 802 Estándar IEEE y ethernet Estandar IEEE ( token bus ) Estándar IEEE ( token ring ) Estándar IEEE ( DQDB ) Estándar IEEE para LAN inalámbricas ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (106) 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 Conectan redes de protocolos similares Más simples Más rápidos 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 (107) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (108)

28 Arquitectura de un puente Problemas de los puentes Si conecta dos redes iguales Usuario LLC MAC Física Física MAC Física Usuario LLC MAC Física Si conecta dos redes distintas Usuario LLC MAC Física LLC MAC MAC Física Física Usuario LLC MAC Física ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (109) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (110) Encaminamiento en puentes Puentes transparentes 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 transparentes Descubren dinámicamente las correspondencias A priori mandan las tramas por todas las salidas Cuando les llega una trama de MAC x por el puerto P x Aprenden que a MAC x se llega por P x Las tablas de direccionamiento caducan ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (111) ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (112)

29 Bucle de puentes Solución: algoritmo de árbol de expansión de ARITT/ITT-IT CURSO 07/08 TEMA 4 (113)