compartir recursos expandibilidad acceso a datos remotos ahorrar costes seguridad ausencia de duplicidades red telegráfica red telefónica

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1 Redes de área local Tema 1. Introducción Los objetivos que se persiguen al utilizar una red son: compartir recursos expandibilidad acceso a datos remotos ahorrar costes seguridad ausencia de duplicidades Redes de transporte de datos históricas: red telegráfica red telefónica Conceptos previos: transmisión, es el transporte de las señales; comunicación, es el transporte de la información; puede haber transmisión sin comunicación pero no comunicación sin transmisión; línea de comunicación o canal, vías a través de las cuales se produce el transporte de las señales; topología, forma en la que se interconectan las líneas de comunicación; circuito de datos, conjunto de equipos y sistemas de transmisión que realizan el proceso de comunicación. Elementos de un circuito de datos: DTE (data terminal equipment) o ETD (equipo terminal de datos), fuente o destino de la información; DCE (data communication equipment) o ECD (equipo de comunicación de datos), componente que adecua las señales de la línea de datos y el DTE; línea de datos, une los DCE; enlace de datos, unión de los DCE y las líneas de datos. Modelo de comunicación: Fuente Transmisor Sistema de transmisión Receptor Destino Imagen 1 Modelo de comunicación Página 1

2 Tipos de redes de comunicaciones informáticas en función de la distancia que separa los elementos que forman parte de la misma: LAN, redes de área local, se suelen concentrar en un edificio, su topología suele ser en anillo o en bus (Ethernet, estrella-bus) y son privadas o redes entre inguales o peer to peer, sirven para compartir recursos; o redes con servidores, prestan servicios de disco, impresora, comunicaciones, etc.; MAN, redes de área metropolitana, se suelen concentrar en una ciudad, con frecuencia se utilizan anillos de alta capacidad FDDI (Fiber Distributed Data Interface) u otros medios inalámbricos; WAN, redes de área extensa, se suelen concentrar en un área geográfico amplio pero delimitado y usan líneas de comunicación propias y públicas, intervienen gran cantidad de redes diferentes y dispositivos de adaptación (gateway, bridge, router), ejemplos son las redes X.25, redes Frame Relay, redes ATM; internetworking, interconexión de todo tipo de redes. Tipos de líneas de comunicaciones según la topología: líneas punto a punto, existe un línea de comunicación directa entre los dos equipos que se comunican; líneas multipunto o de canal compartido, en un circuito de datos formado por más de dos DTE las líneas de datos que son compartidos por todos, existen dos técnicas de transmisión de datos: o estática, cada DTE dispone de un tiempo fijo de transmisión; o dinámica, cada DTE intenta acceder por sus medios a la línea de datos. Imagen 2 Líneas punto a punto y multipunto Tipos de transmisión de datos: asíncrona, entre los terminales no se utilizan mecanismos de sincronización temporal cada vez que se envía un carácter pero sí en el propio envío de cada carácter, es decir, el envío de los bits que componen el carácter enviado sí es sincronizado, suele funcionar con el uso de bits de inicio y bits de finalización, la longitud de los caracteres (palabras o unidades) suele ser pequeña; Página 2

3 síncrona, entre los terminales se utilizan mecanismos de sincronización temporal precisos para el envío de bloques de bits ya que no se realizan envíos de caracteres sueltos, para ello se usan caracteres de sincronización (SYN). Normalmente la transmisión síncrona obtiene un rendimiento mayor. Ejemplo: Se va a enviar un texto de 1000 caracteres codificados en ASCII extendido, las unidades de comunicación son los caracteres en ASCII extendido de 8 bits. En la comunicación asíncrona se envían por tanto 1000 caracteres cada uno con su bit de inicio y dos bits de finalización, es decir, se envían 1000*(8+1+2) = bits. En la comunicación síncrona se envían bloques de 1000 bytes con 3 caracteres de sincronización cada 256 bytes, es decir, se envían 1000*8 bits más tres bytes iniciales y finales de sincronización y dos bloques de 3 bytes de sincronización en medio del bloque, en total, *8 = 8096 bits. Imagen 3 Transmisión síncrona Tipos de síncronismo: sincronismo de bit, este sincronismo determina el momento de inicio y fin de cad bit transmitido, se usa en las transmisiones síncronas y asíncronas; sincronismo de carácter, este sincronismo es el que determina la composición de bits de cada carácter enviado, en la comunicación asíncrona entre cada bit de inicio y bits de finalización se sabe el número exacto de bits que debe haber, por extensión en la transmisión síncrona entre cada bloque de caracteres de sincronización se sabe el número exacto de bits; sincronismo de bloque, este sincronismo determina la composición completa de un bloque de datos transmitido con transmisión síncrona. Tipos de transmisión según el número de líneas: serie, todas las señales se transmiten por una sola línea de datos de forma secuencial; paralelo, un grupo de señales se transmiten simultáneamente por líneas diferentes del mismo canal de comunicación. Página 3

4 Imagen 4 Transmisión en serie y en paralelo La comunicación en un entorno de red suele ser predominantemente en serie, la comunicación en paralelo se utiliza más en los dispositivos de E/S y dentro del propio ordenador. Tipos de transmisión según el tipo de la señal: transmisión analógica, las señales toman todas los valores posibles del rango; transmisión digital, las eñales toman 2 valores posibles y usan un número determinado de bits. Imagen 5 Transmisiones analógicas y digitales Página 4

5 Tipos de comunicación según la técnica de operación: comunicación símplex, la transmisión de datos siempre se efectúa sólo en una dirección; comunicación semidúplex o half duplex, la transmisión puede ser bidireccional pero no de forma simultánea; comunicación dúplex o full duplex, la transmisión puede ser bidireccional de forma simultánea. Imagen 6 Tipos de comunicaciones Modos de direccionamiento de una comunicación: unicast, se envía a un receptor; multicast, se envía a muchos receptores; broadcast, se envía a todos los receptores. Página 5

6 Apéndice 1. Código ASCII extendido NUL 0 SO H 1 STX 2 ETX 3 EOT 4 ENQ 5 ACK 6 BEL 7 BS 8 HT DLE 16 DC1 17 DC2 18 DC3 19 DC4 20 NAK 21 SY N 22 ETB 23 SP P ` p Ç É á á ! 1 A Q a q ü æ í ß ± " 2 B R b r é Æ ó à # 3 C S c s â ô ú ð $ 4 D T d t ä ö ñ Ó % 5 E U e u à ò Ñ ó & 6 F V f v å û ª µ G W g w ç ù º ô CAN ( 8 H X h x ê ÿ Ö ) 9 I Y i y ë Ö _ È EM LF 10 SUB 26 VT ESC FF FS 12 * 42 : 58 J 74 Z 90 j 106 z 122 è 138 Ü Ù ; K [ k { ï ½ ä , < L \ l î ¼ CR GS - = M ] m } ì ö ² SO RS. > N ^ n ~ Ä «å SI US /? O _ o DEL Å ƒ» SP NUL Carácter nulo. SOH Comienzo de cabecera. STX Comienzo de texto. ETX Fin de texto. EOT Fin de transmisión. ENQ Petición de identificación. ACK Reconocimiento. BEL Pitido. BS Retroceso de un espacio. HT Tabulación horizontal. LF Salto de línea. VT Tabulación vertical. FF Salto de hoja. CR Retorno de carro. SO Fuera de código. SI Dentro de código. DLE Escape de enlace de datos. DC1 Control de dispositivo 1. DC2 Control de dispositivo 2. DC3 Control de dispositivo 3. DC4 Control de dispositivo 4. NAK No reconocimiento. SYN Sincronización. ETB Final de bloque de transmisión. CAN Cancelación. EM Fin de soporte. SUB Sustituir. ESC Escape. FS Separador de archivo. IS4 GS Separador de grupo. IS2 RS Separador de registro. IS3 US Separador de unidad. IS1 SP Espacio. DEL Borrar. Formato, transmisión, información y resto Página 6

7 Apéndice 2. EIA/TIA 568 La norma EIA/TIA 568 especifica dos modos de conexión para los conectores RJ45 para la Fast Ethernet 100BaseTX: el 568A y el 568B. Para construir cables cruzados en un extremos se hace una conexión del estándar 568A y en el otro una conexión 568B. contacto 568A 568B cruzado 1 bv bn bv bn 2 v n v n 3 bn bv bn bv 4 a a a a 5 ba ba ba ba 6 n v n v 7 bm bm bm bm 8 m m m m Esta norma se conoce también como norma de cableado estructurado, ya que contiene una serie de recomendaciones para el cableado de un edificio completo. Para conectar cada una de las plantas se utiliza el cableado horizontal, formando en cada planta una pequeña red local. Se deberá disponer de un rack al que lleguen todas las conexiones de la planta. En los puestos de trabajo se debe disponer de las placas de servicio al que conectarse mediante los latiguillos correspondientes. Para conectar las plantas del edificio se utiliza el cableado vertical, cableado vertebral o backbone, es decir, la unión de las redes que se han formado dentro de cada planta. Este cableado debe llegar al closet de comunicaciones y equipos servidores a través del panel de parcheo. Material necesarios: tarjetas de red; cable de par trenzado UTP; conectores RJ45; conectores y rosetas; hub o switch; rack. Página 7

8 Apéndice 3. Líneas de gran capacidad SMDS (switched multimegabit data service) o CBDS (connectionless broadband data serivce) es un servicio público conmutado de transferencia de datos que trata de proporcionar un servicio de transmisión de información no orientado a conexión, similar al ofrecido por las redes locales a alta velocidad y con bajo retardo, pero dentro de un área metropolitana. Se usan líneas T1 y T3 a unas velocidades de transmisión de entre 0.5 y 45 Mbps. Es usada por proveedores de acceso a internet. Una línea T1 se usa en comunicaciones punto a punto a grandes distancias, contiene 24 canales de 64 Kbps, la línea E1 es de 32 canales de 64 Kbps en Europa. Una línea T2 equivale a 4 líneas T1. Una línea T3 equivale a 28 líneas T1, es la columna vertebral de internet. Una línea T4 equivale a 168 líneas T1. Página 8

9 Tema 2. Aspectos físicos de la transmisión Si la transmisión de la señal se realiza sin ningún proceso de modulación, la transmisión opera en banda base. Si la transmisión requiere de un proceso de modulación, la transmisión opera en banda ancha. Un transductor es un dispositivo que puede transformar la naturaleza de una señal. Un modulador convierte la señal eléctrica digital a analógica y adapta la frecuencia adecuando la señal al canal de transmisión sin modificar su naturaleza. Un multiplexor permite mantener varias comunicaciones simultáneas en una sola línea. Un amplificador restaura la señal analógica a sus parámetros originales. Un repetidor regenera la señal digital. Un concentrador (hub) reparte y agrupa las señales entre los terminales. Un conmutador (switch) establece un canal de comunicación permitiendo dividir la red en segmentos. Un puente (bridge) es un sistema que permite conectar dos redes locales entre sí. Un encaminador (router) es un sistema que determina la ruta que debe tomar una comunicación. Una pasarela (gateway) es un sistema que permite conectar una red local con un gran ordenador (es decir, asume en parte las funciones del nivel de presentación del modelo OSI). La velocidad de modulación es el número de cambios de señalización por unidad de tiempo, se mide en baudios. La velocidad de transmisión es el número de bits transmitidos por unidad de tiempo, se mide en bits por segundo. La señal física más utilizada es la señal eléctrica debido a la facilidad de transporte, control y transformación. Además su velocidad de transporte es la de la velocidad de la luz. Conceptos relacionados con las señales periódicas: frecuencia, número de cortes del eje horizontal por unidad de tiempo; período, tiempo necesario para repetir la estructura de la señal; fase o desfase, desplazamiento de la señal en el tiempo con respecto al origen tomado (es relativo al instante inicial que se tome); amplitud máxima, valor de frecuencia máximo alcanzado; ancho de banda, la diferencia entre las frecuencias máxima y mínima capaz de ser transmitida por un canal; longitud de onda, es la distancia en metros que separa el mismo punto de la señal de un período a otro durante la propagación. Página 9

10 Imagen 7 Espectro electromagnético La transmisión de señales se puede ver impedida por distintos motivos: atenuación, debilitamiento de la señal debido a la resistencia eléctrica del canal y demás elementos de transmisión; distorsión por retardo, deformación de la señal que se produce para determinadas frecuencias; interferencia (crosstalk), adición de una señal conocida a la señal que se transmite; ruido, interferencias aleatorias de señales. Página 10

11 Imagen 8 Impedimentos a la transmisión La modulación trata de adecuar la señal con el canal, ya que lo normal es que un canal transmita mejor en unas frecuencias que en otras, por lo que en la modulación se modifican las frecuencias de la señal a emitir. También existen otras razones para realizar la modulación como son una mayor facilidad de radiación y recepción, la reducción de ruido y de interferencias. La multicanalización consiste en compartir un canal. Tipos de modulación de señales analógicas: modulación en amplitud (ASK) modulación en frecuencia (FSK) modulación en fase (PSK) Página 11

12 Imagen 9 Tipos de modulación La multiplexación 1 consiste en juntar en un canal señales diferentes de emisores y receptores diferentes: multiplexación en la frecuencia (FDM) multiplexación en el tiempo (TDM): síncrona y estadística xdsl/adsl (asymmetric digital subscriber line) Tipos de codificación de las señales digitales: NRZ (no retorno a cero) o NRZ-L (level) o unipolar, el 1 es el nivel alto y el 0 el nivel bajo; 1 En un concentrador la capacidad de transmisión de los dispositivos de entrada puede ser mayor que la del concentrador, en la multiplexación esto no puede ocurrir nunca. Página 12

13 o NRZ-M (mark) o NRZI (inverted), la transición de estado al inicio del período es el 1 y la no transición es el 0; o NRZ-S (space), la transición de estado al inicio del período es el 0 y la no transición es el 1; RZ (retorno a cero), el 1 corresponde a un pulso en la primera mitad del intervalo y el 0 es no pulso; bifase o bifase-l o Manchester, el 0 corresponde a una transición de alto a bajo en mitad del intervalo y el 1 corresponde a la transición de bajo a alto en mitad del intervalo; o bifase-m, siempre hay transición al principio del intervalo, el 1 es transición en medio del intervalo y el 0 no transición en medio del intervalo; o bifase-s, siempre hay transición al principio del intervalo, el 0 es transición en medio del intervalo y el 1 no transición en medio del intervalo; Manchester diferencial, siempre hay transición en medio del intervalo, el 0 es transición al principio del intervalo y el 1 no transición al principio del intervalo; bipolar AMI, el 0 es ausencia de señal y el 1 es señal positiva o negativa alternativamente; seudo ternario, el 1 es ausencia de señal y el 0 es señal positiva o negativa alternativamente; B8ZS, igual que bipolar AMI, salvo que cualquier secuencia de 8 ceros se reemplaza por 2 violaciones de código; HDB3, igual que bipolar AMI, salvo que cualquier secuencia de 4 ceros se reemplaza por 1 violación de código; Miller, el 1 es una transición en medio del intervalo y el 0 es no transición si va seguido de un 1 y transición al final del intervalo si va seguido de 0; multinivel, se codifican por ejemplo 4 niveles de tensión para 00,01,10,11. Imagen 10 Codificación de señales digitales Página 13

14 Los medios de transmisión son el soporte físico sobre el que se realiza el transporte de la información. par trenzado cable coaxial fibra óptica microondas terrestres microondas por satélite radio infrarrojos láser Tecnologías: token-ring, ethernet, FDDI, Frame Relay, ATM, inalámbricas: WiFi, LMDS (Local Multipoint Distribution Service), WLL (Wireless Local Loop), Satélite, etc. Imagen 11 a y b) RJ45 c) UTP Página 14

15 Tema 3. Redes de comunicaciones Las redes de comunicaciones metropolitanas y ámplias se han implementado utilizando las siguientes tecnologías: a. conmutación de circuitos, es decir, se utiliza un camino dedicado para la comunicación, también se conoce como servicio orientado a la conexión; b. conmutación de paquetes o servicios no orientados a conexión, el mensaje se divide en paquetes de datos que son enviados de forma independiente a su destino i. circuito virtual conmutado, cada paquete utiliza la red de forma independiente pero ordenado, es decir, cada paquete puede tomar un camino diferente pero el orden de envío y recepción es ordenado; ii. circuito virtual permanente, es como una conexión punto a punto virtual, es decir, en una comunicación todos los paquetes viajan por el mismo camino; iii. datagrama, cada paquete es enviado y recibido de forma independiente de los demás, es decir, por caminos diferentes y con posible recepción desordenada. Tecnológicamente hablando la conmutación de circuitos equivale al modelo de la RTC o RTB (red telefónica conmutada o básica). La conmutación de circuitos se inició con la red X.25 (este tipo de redes tiene mayores tasas de fallo, por lo que los nodos de conmutación se convierten en nodos que deben almacenar los paquetes que reciben y comprobar su corrección antes de proceder a reenviarlos). En este sentido, frame relay es una evolución de la conmutación de paquetes pensada para entornos de tasas de transferencias altas y con pocos errores, alcanza hasta 2 Mbps, los frames o tramas son paquetes de longitud variable y además se usa menos sobrecarga en el control de errores (de este modo los nodos de conmutación se convierten únicamente en circuitos que inmediatamente reenvían los paquetes al siguiente nodo sin llegar a almacenarlos ni a Página 15

16 comprobar la existencia de errores). También ATM (asynchronous transfer mode), es una evolución de la conmutación de circuitos y de frame relay, utiliza celdas, que son paquetes de longitud fija pequeños y permite definir múltiples canales virtuales, alcanza hasta 10 Gbps. Estructura típica de los paquetes de datos: comienzo dirección destino cabecera dirección protocolo origen nº secuencia inf. de control información control de errores final Cualquier red de conmutación de paquetes debe resolver el problema del encaminamiento, es decir, decidir por qué nodos viajará cada paquete para llegar a su destino. Hay dos formas de elegir un encaminamiento eficiente, una es la del camino más corto y otra es la de elegir el camino con el menor número de saltos. Si se usan datagramas, para cada paquete se debe elegir el encaminamiento, en circuitos virtuales permanentes se produce un encaminamiento por conexión. El encaminamiento puede ser distribuido (cada nodo decide hacia dónde se envía el paquete) o centralizado (existen nodos específicos que deciden hacia dónde se envía el paquete). También existe la posibilidad de que el encaminamiento se controle desde la estación de origen. Las estrategias de encaminamiento más importantes son: encaminamiento estático o ruta fija: cada nodo sólo encamina a otro nodo adyacente (Dijkstra); encaminamiento por inundación (flooding): cada nodo envía a todos los nodos adyacentes, salvo el nodo emisor anterior; encaminamiento aleatorio, cada nodo envía aleatoriamente a un nodo adyacente; encaminamiento adaptable, el encaminamiento se modifica conforme varían las condiciones de tráfico en la red. Un protocolo se utiliza para comunicar entidades de diferentes sistemas mediante un conjunto de reglas. Sus elementos son: sintaxis: definición del formato de los datos, de los niveles de las señales, etc.; semántica: coordinación, control de error; temporización: sincronización, secuenciación. La arquitectura de un protocolo es la división en subtareas de la cooperación que se deben realizar entre los sistemas que se comunican. En una primera división la comunicación implica al menos 3 agentes: las aplicaciones que se comunican; los ordenadores que se comunican; la red en la que se comunican. De este modo se puede obtener un modelo de 3 capas o niveles (layers): aplicación, transporte y red. Cada capa debe añadir información de control (header) que junto con los datos de la capa anterior se denominan unidad de datos de protocolo (PDU, protocol data unit). Cada ordenador debe tener una dirección de red única (NAP, network access point) y cada aplicación debe tener a su vez una dirección única dentro Página 16

17 del ordenador que se denomina punto de acceso de servicio (SAP, service access point). Lo normal es que en alguna capa se realice la división del mensaje en unidades susceptibles de ser enviadas (tramas). Imagen 12 PDU Funciones de los protocolos: encapsulación: añadir información de control (dirección, control de protocolo, control de error); segmentación: división en bloques y reensamblaje de los mensajes; control de conexión: establecimiento transferencia - cierre; control de ordenación: orden de llegada de los bloques; control de flujo: algoritmos de envío de paquetes con espera, sin espera, etc.; control de error: pedir reenvío, paridad, corrección; direccionamiento: la dirección SAP y la dirección NAP; multiplexación: mantener varias conexiones simultáneas; servicios de transmisión: prioridad, seguridad. Modelo de arquitectura de protocolos OSI Las ISO propuso el modelo de sistemas abiertos OSI (open systems interconection) como arquitectura de protocolos de un sistema compuesto por más de un ordenador que fueran capaces de interconectarse: Para facilitar el diseño de redes se crean niveles jerarquizados con tareas específicas, liberando de estos problemas a los demás niveles. Se adoptó un modelo de 7 niveles. Se denominan procesos pares a los procesos que funcionan en el mismo nivel en ambas máquinas. La comunicación virtual es la que se produce entre procesos pares y la comunicación real la que se produce entre 2 niveles adyacentes de una misma máquina. En la comunicación virtual se utiliza el protocolo y en la comunicación real las interfaces. La comunicación entre los dos niveles más bajos se denomina end-toend. Al conjunto de niveles, protocolos e interfaces se le denomina arquitectura. El modelo OSI recomienda el uso de los siguientes niveles: nivel físico, se debe dedicar a la transmisión de bits mediante el uso de funciones mecánicas y eléctricas; nivel de enlace de datos, se debe dedicar al control de flujo y de errores, divide el mensaje en tramas; Página 17

18 nivel de red, se debe dedicar al enrutado físico y la congestión; nivel de transporte, se dedica al transporte lógico de datos estableciendo la conexión entre el ordenador fuente y destino; nivel de sesión, se debe dedicar a la sincronización y al enlace de comunicación; nivel de presentación, debe realizar la codificación de la información para que emisor y receptor entiendan los datos, también puede comprimir y encriptar la información; nivel de aplicación, define los protocolos de las aplicaciones y de los usuarios. Imagen 13 Jerarquía de las capas del modelo OSI El proceso de comunicación se basa en que cada nivel añada una cabecera a la información. Cada capa ofrece una serie de servicios a la capa de nivel superior. La comunicación entre las dos capas se realiza utilizando primitivas para cada uno de los servicios. La primitivas más utilizadas son: solicitud (request), indicación (indication), respuesta (response) y confirmación (confirm). Con anterioridad se había hablado de conmutación de circuitos y de conmutación de paquetes y de servicios orientados a la conexión y no orientados a la conexión respectivamente. Esto no se debe confundir con el hecho de que el protocolo sea orientado a la conexión o no. De hecho, los protocolos de TCP/IP funcionan sobre redes de comunicaciones que usan conmutación de circuitos, pero disponen de protocolos como TCP que están orientados a la conexión y protocolos como UDP con no están orientados a conexión. El modelo OSI es un modelo teórico que no se ha llegado a implementar, dos modelos de capas previos que en parte sirvieron para su elaboración son la arquitectura SNA de IBM y la arquitectura de ARPANET que contiene los protocolos utilizados en internet. Página 18

19 Organizaciones que Modelo OSI TCP/IP publican estándares aplicación de red: presentación aplicación - Internet society y las publicaciones sesión RFC (request for transporte transporte comment). internet - ISO. red - ITU-T acceso a red enlace de datos (International Telecommunication físico físico Union Telecommunication Standardization Sector) que reemplaza la CCITT. - ATM Forum. Especificaciones para redes locales El IEEE ha desarrollado distintas normas para las tarjetas de red (NIC, tarjeta de interfaz de red, cada tarjeta de red tiene una dirección única formado por 6 bytes que se conoce como dirección MAC) y cableado que se conocen como proyecto 802 (febrero de 1980) y que afectan a los niveles inferiores de OSI. Los estándares de redes de área local son: Especificación Descripción Estándares de interconexión relacionados con la gestión de redes Estándar para el nivel de enlace lógico de datos que es subdividido en 2 subniveles: LLC (logical link control) y MAC (medium access control) Estándar Ethernet: nivel MAC para redes de bus que usan CSMA/CD Token bus: nivel MAC para redes de bus con paso de testigo Token ring: nivel MAC Redes de área metropolitana Banda ancha Fibra óptica Redes de voz y datos Seguridad Redes sin cable Redes 100BaseVG-AnyLAN: nivel MAC Módem por cable Redes personales sin cable Redes sin cable de banda ancha. Las toplogías básicas de las redes de área local son: en estrella (con frecuencia las redes Ethernet se construyen con una topología física de estrella pero su topología lógica subyacente es de bus); en anillo; en bus; otras: malla, árbol, interconexión total. Página 19

20 La topología en bus es sencilla y barata, básicamente hay dos redes en bus muy comunes, la IEEE o Ethernet (CSMA/CD) y la IEEE o Token Bus (paso de testigo). La topología en anillo tiene un rendimiento mayor pero es más cara. Necesita de un MAU (multistation access unit) para cerrar el anillo. La implementación más común es la IEEE o Token Ring, pero también se usa en la red FDDI (redes MAN). La subcapa MAC del nivel de enlace es muy importante debido a que en las redes locales se utiliza un canal común para transmitir, por ello se han establecido distintos protocolos de acceso al medio que tratan de minimizar las colisiones y maximizar el rendimiento. En principio se distinguen tres categorías o tipos de técnicas de control de acceso al medio: 1. rotación circular o round robin, se va rotando la oportunidad de transmitir a cada estación, de forma que si no tiene nada que transmitir, declina la oferta y deja paso a la siguiente estación; la estación que quiere transmitir, sólo se le permite una cierta cantidad de datos en cada turno; este sistema es eficiente cuando casi todas las estaciones quieren transmitir algo, de forma que el tiempo de transmisión se reparte equitativamente, pero es ineficiente cuando sólo algunas estaciones son las que desean transmitir, ya que se pierde mucho tiempo rotando sobre estaciones que no desean transmitir; 2. reserva, esta técnica es adecuada cuando las estaciones quieren transmitir un largo periodo de tiempo, de forma que reservan ranuras de tiempo para repartirse entre todas las estaciones; 3. competición, todas las estaciones que quieren transmitir compiten para poder hacerlo (el control de acceso al medio se distribuyen entre todas las estaciones), son técnicas sencillas de implementar y eficientes en bajas cargas pero muy ineficientes para cargas altas (cuando hay muchas estaciones que quieren el acceso y además transmiten muchos datos). Algunos protocolos concretos que se han llegado a implementar son: asignación estática, a cada estación se la asigna un tiempo fijo para realizar las emisiones; protocolo Aloha, cualquier estación que tenga que emitir datos lo hace inmediatamente y escucha la propia señal, si detecta una colisión espera un tiempo y vuelve a emitir; protocolo CSMA p-persistente, antes de transmitir se comprueba que no haya transmisiones, si las hay se queda a la escucha hasta que finalice y se empieza a transmitir con un retardo de p (valor aleatorio entre 0 y 1); protocolo CSMA no persistente, antes de transmitir se comprueba que no haya transmisiones, si las hay no se queda a la escucha y pasado un tiempo aleatorio se vuelve a probar; protocolo CSMA/CD, trata de evitar las colisiones que se pueden producir si dos estaciones empiezan a transmitir al mismo tiempo, para ello se quedan a la escucha una vez que empiezan a transmitir y si detectan una colisión dejan de transmitir y esperan un tiempo aleatorio para volver a intentarlo; paso de testigo, por la red circula un testigo o token, tal que el equipo que lo recibe puede usarlo para enviar. Página 20

21 Para la subcapa LLC del nivel de enlace se han desarrollado un gran número de protocolos que giran en torno al protocolo HDLC (high data link control): LAPB, LAPD, LAPF, LLC/MAC. Esta subcapa debe encargarse de transmitir tramas entre nodos, para ello debe controlar el flujo utilizando diferentes técnicas: parada y espera (stop and wait) Consiste en que el emisor envía una trama y al ser recibida por el receptor, éste confirma al emisor mediante un mensaje de confirmación la recepción de la trama. Este mensaje recibido por el emisor es el que le indica que puede enviar otra trama al receptor. De esta forma, cuando el receptor esté colapsado, no tiene más que dejar de confirmar una trama y entonces el emisor esperará hasta que el receptor decida enviarle el mensaje de confirmación (una vez que tenga espacio en el buffer). ventana deslizante (sliding window) El problema de que sólo haya una trama cada vez en tránsito por la red se soluciona con este sistema de ventanas deslizantes. En este sistema, el receptor y el emisor se ponen de acuerdo en el número de tramas que puede guardar el receptor sin procesar (depende del tamaño del buffer, 2 n ). El emisor transmite tramas por orden (cada trama va numerada en módulo 2 n ) hasta llegar al máximo del número de tramas que quepan en el buffer del receptor. El receptor irá procesando las tramas que le lleguen y confirmando que admite tramas a partir de una dada. Por ejemplo, si se admiten hasta 8 tramas y si ha procesado hasta la trama 5, confirmará el número 6 (es decir, que puede procesar las tramas 6, 7, 0, 1, 2, 3 y 4). Al recibir el emisor la confirmación de la trama 6, emitirá todas las que no haya transmitido desde la 6 hasta la 4 ( 6, 7, 0, 1, 2, 3 y 4). Pero si ya había enviado la 6, 7, 0 y 1, sabe que puede enviar la 2, 3 y 4. Cuando la dos estaciones son emisoras y receptoras, se pueden utilizar dos ventanas por estación, una para el envío y otra para la recepción. Se puede utilizar la misma trama para enviar datos y confirmaciones, mejorando así la utilización del canal. Este sistema de transmisión es mucho más eficiente que el de parada y espera, ya que pueden haber más de una trama a la vez en las líneas de transmisión (en el de parada y espera sólo puede haber una trama a la vez). Las tramas se pueden perder o dañar. Para comprobar que una trama ha sufrido un error se utiliza la detección de errores. Para comprobar si una trama se ha perdido se puede usar una de las siguientes técnicas: confirmación positiva, el receptor confirma al emisor cada trama que recibe; confirmación negativa, el receptor sólo confirma las tramas erróneamente recibidas; retransmisión por no confirmación, el emisor reenvía una trama si no ha recibido confirmación. Los algoritmos de control de error más utilizados son los de solicitud de repetición automática (ARQ): ARQ con parada y espera (stop and wait) El emisor no envía otra trama hasta que no recibe la confirmación. Página 21

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