Redes Ethernet. Redes LAN: características

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1 Redes Ethernet Redes LAN: características 1

2 LAN: características Distancia de operación mucho menor a WANs Sistemas baseband Data rate optimizado por el uso de más de dos líneas para transmisión de datos 80: Topologías 10Mbps Ethernet bus (IEEE 802.3), Token Ring (IEEE 802.5), FDDI 90: aparece LAN switching, pero se siguió utilizando tecnología anterior... hasta mitad de la década 2

3 Topologías: broadcast Broadcast: utilizado en Ethernet, Token Ring, FDDI Todas las estaciones de la red reciben todos los paquetes transmitidos Luego cada estación debe analizar si el paquete debe ser aceptado, rechazado o reenviado Topologías: broadcast 3

4 Redes Ethernet Topologías: Ethernet 4

5 Ethernet: implementación Half duplex Half duplex: no permite que se transmitan y reciban datos a la vez CSMA-CD: controla el acceso al medio en half duplex Colisión: si dos estaciones transmiten simultáneamente CSMA-CD A: detecta si el medio está disponible (Carrier Sense), si no espera Medio compartido (Multiple Access), otros pueden transmitir a la vez... 5

6 CSMA-CD B: intenta transmitir al mismo tiempo que A Poco después, se dan cuenta de que otro dispositivo está enviando una trama (Collision Detect) Cada estación espera un tiempo aleatorio para retransmitir El tiempo después de la colisión se divide en slots, cada estación elige un slot al azar Colisiones Forma de distribuir la carga de tráfico Son parte de la operación NORMAL de Ethernet Máximo número de time slots: 1024 Máximo número de retransmisiones de la misma trama: 16 6

7 Slot time Formato de trama

8 Formato de trama Ethernet Length Ethernet 8

9 Formato de trama Preámbulo Utilizado para sincronización 56 bits, unos y ceros alternados Delimitador de trama Marca el comienzo del frame Ethernet 8 bits: Formato de trama MACs: 2 campos con MAC address: fuente y destino 48 bits (6 bytes) de longitud Type (length) 2 bytes de longitud Número de bytes de datos LLC (excluyendo padding) 9

10 Formato de trama Datos De 46 a 1500 bytes de datos Si hay menos de 46 bytes de datos, se agrega padding FCS 4 bytes, CRC Incluye MACs, type y datos Topologías redes Ethernet Estrella, con hubs (multiport repeaters) Estrella, con switches Full duplex Alta velocidad, conexión punto a punto Tx y Rx a la vez: duplica el BW Switches full duplex + nodos full duplex 10

11 10/100/1000 Mbit/s Ethernet Ethernet 10 Mbit/s: Fast Ethernet 100 Mbit/s: 802.3u Gigabit Ethernet 1000 Mbit/s: 802.3z LAN switching Diferencias con WAN Switching: Menores distancias Mayores velocidades 11

12 LAN switching Segmentos de LAN: conectados por switch Impide que los datos con destino en el segmento origen pasen a otros segmentos Permite múltiples conexiones entre segmentos Aumenta el ancho de banda disponible LAN switching 12

13 Half vs. Full duplex Por definición, Ethernet, Token Ring y FDDI son half duplex: Una estación sólo puede transmitir o recibir No puede realizar las dos operaciones a la vez Switches full duplex: Permite transmitir y recibir a la vez, Duplican la velocidad Implica conexión a través de dispositivos activos Ethernet: consideraciones físicas Tipos de interfaces: MDI: MAC address (estación) MDI-X: switch/hub Cableado: Cable UTP 13

14 Diseño de redes 10Base-T Distancia máxima: m Parámetro Máxima longitud del segmento Atenuación máxima Máximo delay de tx por segmento NEXT (4 MHz 15 MHz) Límite 100 m <11.5 db 1000 ns >30.5 db Ethernet: Standards Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications 802.3c Repeater Unit for 10 Mb/s Baseband Networks 802.3x&y Specification for Full-Duplex Operation and Physical Layer Specification for 100 Mb/s Operation on Two Pairs of Category 3 or Better Balanced Twisted Pair Cable (100BASE-T2) 802.3z Physical Layers, Repeater, and Management Parameters for 1000 Mb/s Operation ab Physical Layer Parameters and Specifications for 1000 Mb/s Operation Over 4-Pair Category 5 Balanced Copper Cabling, Type 1000BASE-T 14

15 Redes LAN switcheadas Bridges y switches Conectan los segmentos a nivel 2 OSI (capa MAC) Guardan, filtran y retransmiten tramas Ethernet Funciones principales: Evitar que el tráfico de un segmento a los otros segmentos Descarte de paquetes defectuosos Mejorar limitaciones de topología: Máximo número de nodos Límites de distancia Delay 15

16 Forwarding table Filtrado: en función de tabla de direcciones MAC (forwarding table) Tabla: Generada por el bridge en modo learning: Transparent bridging (802.1) Actua como repetidor, pero la dirección fuente de cada paquete se guarda en una tabla Cargada manualmente por administrador Broadcasts en LAN switcheada 16

17 Spanning tree Si dos subredes pueden ser alcanzadas por más de un camino, es preciso un mecanismo para seleccionar la ruta óptima Debe evitarse la generación de loops: si una trama circula contínuamente en la red y se reproduce a sí misma, generando tráfico innecesario Spanning tree protocol Provee redundancia Evita loops Sólo debe existir un camino activo entre dos nodos Si no, se pueden duplicar los mensajes STP: define un árbol con todos los switches de la red La información se intercambia por medio de paquetes denominados BPDU 17

18 LANs switcheadas Switches de LAN: Conectan segmentos o nodos para transmisión directa Reenvían cada trama al puerto donde está el dispositivo destino Permite flujos en paralelo LAN switching 18

19 Métodos de switcheo: Cut-through Decide adonde reenviar la trama después de recibir los 6 primeros bytes de la trama (MAC destino) Ventajas: Permite reenviar tramas a altas velocidades Baja latencia: alrededor de 40 µs Desventajas: El switch comienza a reenviar la trama sin chequear si tiene errores Puede propagar tramas defectuosas Métodos de switcheo: Store-and-forward Switch: no toma decisiones hasta no recibir la trama completa Ventaja: No propaga tramas defectuosas Desventajas: Alta latencia, dependiente del tamaño de trama Si la trama atraviesa varios switches que operan con este método, los retardos son importantes 19

20 Soluciones a métodos de switcheo Fragment free cut-through Se toma decisión después de recibir los primeros 64 bytes Elimina la mayoría de las tramas defectuosas (runts) Menor latencia que store-and-forward Adaptative forwarding Permite que un puerto del switch alterne entre cutthrough y store-and-forward en función del número de tramas erradas. 20

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