T3. NIVEL DE ENLACE DE DATOS

Transcripción

1 T3. NIVEL DE ENLACE DE DATOS

2 ÍNDICE Introducción Servicios proporcionados al nivel de red Entramado Control de errores Control de flujo Detección de errores Paridad Suma de bloque CRC Casos de estudio: HDLC y familia ( PPP) Subnivel MAC. Estándar IEEE 802.X Puentes y conmutadores.

3 ÍNDICE Introducción Detección y corrección de errores. Control de flujo. Protocolo de ventana deslizante. Subnivel de acceso al medio. Casos de estudio: Prot. derivados del HDLC Prot. PPP IEEE 802 Puentes y conmutadores

4 INTRODUCCIÓN Objetivo: suministrar un transporte fiable de bits al nivel de red. Sólo se ocupa de equipos directamente conectados. Los bits llegan al destino en el mismo orden Los circuitos de comunicación: Cometen errores Tasa de datos finita (Velocidad) Retardo de propagación

5 FUNCIONES Proporcionar servicios al nivel de red Sin acuse, sin conexión Con acuse, sin conexión Con acuse orientado a conexión Entramado de bits Contar caracteres Caracteres de Inicio-Fin Indicadores Inicio-Fin con relleno Control de errores Detección Corrección Control de flujo Parada y Espera Ventana deslizante

6 Servicios para el nivel de red

7 Servicios para el nivel de red Sin acuse y sin conexión Envío de tramas sin acuse de recibo Ausencia de conexión Baja tasa de errores Tiempo real (voz) LAN Con acuse y sin conexión El receptor produce un acuse de recibo por trama(s) Ausencia de conexión Alta tasa de errores Sistemas inalámbricos

8 Servicios para el nivel de red Con acuse orientado a conexión Emisor y receptor establecen una conexión previa a la transferencia de datos Tramas numeradas Se garantiza la recepción de cada trama y el orden de transmisión Confiable

9 Entramado de bits Se agrupa el flujo de bits en tramas y se añaden bits de control de errores. El destino comprueba si se ha producido error en la trama. Delimitación de trama: Contar caracteres: - Un campo especifica el número de caracteres de la trama - Problema: la cuenta puede alterarse por error de transmisión Principio-fin. Bandera.

10 Delimitación: Contar caracteres

11 Delimitación: Caracteres de Inicio-Fin Comienzo de trama con DLE STX (ASCII) y fin de trama con DLE ETX (ASCII) Problema de la transparencia: Que los indicadores aparezcan como parte de los datos Solución: Inserción de carácter. Poner un DLE antes de cada DLE accidental de los datos. Desventaja: añade 8 (ó 7) bits (ASCII)

12 Delimitación: Bandera o flag Tramas con número arbitrario de bits Cada trama comienza y termina con un patrón de bits, , byte indicador, bandera, flag... Flag Datos Trama Flag Permite encadenamiento de tramas. flag Datos Trama flag Datos Trama flag Problema de la transparencia.

13 Delimitación: Bandera o flag Transparencia: Inserción de bit No se permite repetir el delimitador dentro de la trama

14 Control de errores Detección de errores y Corrección de errores Siempre hay errores

15 Control de errores Corrección de errores: mecanismo básico. Cómo asegurar que las tramas son entregadas en orden al receptor y sin errores? Realimentación del transmisor con acuse de recibo. Añadir temporización (T 0 >2 t recepción ) - Transmitir la trama nuevamente, si se cumple el tiempo T 0. - Duplicidad, introducir números de secuencia de tramas de datos y acuse de recibo.

16 Control de flujo Asegurar que el transmisor no sobrecarga al receptor. Realimentación del transmisor. Parada y espera (simplex) El transmisor envía una trama y espera un acuse de recibo del receptor antes de enviar la siguiente trama Problema: sólo una trama en transito; baja eficiencia

17 Parada y espera

18 Ventana deslizante Ventana deslizante (duplex) Dos estaciones A y B B reserva memoria temporal para n tramas A puede enviar n tramas sin confirmación Cada trama se etiqueta con un nº de secuencia, k bits B confirma una trama mediante un acuse de recibo que incluye el nº de secuencia de la siguiente trama que espera recibir. Es posible confirmar varias tramas simultáneamente, la actual y las anteriores A mantiene una lista (ventana de tramas) con los nº de secuencia que puede transmitir y B con los que espera recibir. Si en un tiempo prudencial (time-out) no se recibe el acuse de recibo, se reenvía la trama. n 2 k 1

19 Ventana deslizante α = t t prop frame

20 Ventana deslizante Tramas ya transmitidas Tramas almacenadas temporalmente hasta que son confirmadas Ventana de tramas que se pueden transmitir Número de secuencia de las tramas Última trama confirmada Última trama transmitida La ventana se cierra por el límite inferior cuando se envían tramas La ventana se abre por el límite superior cuando se reciben tramas (a) Desde el punto de vista del transmisor Tramas ya recibidas Ventana de tramas que se pueden aceptar Última trama confirmada Última trama recibida La ventana se cierra por el límite inferior cuando se reciben tramas (b) Punto de vista del receptor La ventana se abre por el límite superior al enviar las ACKs

21 Ventana deslizante

22 Control de errores Que es un error? Nº de bits de una trama: n=m+r - m, bits de datos - r, bits de comprobación - n, palabra de código Dadas dos palabras de código, es fácil determinar en cuantos bits difieren (XOR) Distancia de Hamming: nº de posiciones de bits en que difieren dos palabras de código

23 Control de errores La detección y corrección de errores de un código depende de su distancia de Hamming. Detectar d errores requiere una distancia d+1 Corregir d errores requiere una distancia 2d+1 Paridad: se considera un código en el que se agrega un solo bit de paridad a los datos. El bit de paridad se escoge de forma que el nº total de unos de la palabra de código es par (o impar). Detecta errores individuales Sólo detecta 50% (nº impar bits de erróneos)

24 Suma de bloque A cada carácter (n bits) se le añade un bit de paridad (transversal o de fila) A cada posición de bit del bloque se le añade un bit de paridad (longitudinal o de columna) Un carácter al final del bloque cuyos bits indican la paridad de cada columna del bloque. Corrige hasta n bits y detecta el 50% restante. Ejemplo: Para transmitir una información se utiliza paridad de suma de bloque (par). Si al receptor le llega el siguiente bloque de información (en hexadecimal): A3 2D FC D E4 B8. Decir si es correcto, y en caso contrario, corregirlo.

25 Solución al Ejemplo

26 Código de Redundancia Cíclica (CRC) Detecta 99 98% Dado mensaje de k bits, el transmisor genera una secuencia de n bits, denominada secuencia de comprobación de la trama (FCS), de forma que la trama resultante, con n+k bits, sea divisible por algún número predeterminado. El receptor divide la trama recibida por ese nº y, si no hay resto en la división, no hay errores. Tratamiento de las cadenas de bits como representaciones de polinomios con coeficientes de 0 y 1. La cadena representa el polinomio x 5 + x 4 + x 0

27 Algoritmo (CRC) Definiciones: T = trama de (k+n) bits a transmitir, con n<k M = mensaje de k bits, los primeros k bits de T F = n bits del FCS, los últimos n bits de T P = patrón de n+1 bits; divisor elegido Objetivo: T/P tenga resto cero T = 2 n M + F Dividimos 2 n M entre P y el resto lo usamos como FCS. T = 2 n M + R

28 Algoritmo (CRC), Ejemplo Paso 1 M = (10 bits) P = (6 bits) FCS=R= (5 bits) Paso 2 2 n M = 2 5 M = Paso 3 El resultado anterior se divide por P R = 01110

29 Algoritmo (CRC), Ejemplo Paso 4 T = 2 n M + R = Es lo que se transmite Paso 5 Si no hay errores, el receptor recibe T Resto T/P = Existen polinomios (P) estandarizados: CRC-12 = x 12 + x 11 + x 3 + x 2 + x CRC-16 = x 16 + x 15 + x CRC-CCITT = x 16 + x 12 + x 5 + 1

30 Algoritmo (CRC), Ejemplo

31 Casos de estudio

32 Estándares de Enlace de datos y Subnivel MAC Puentes

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34 HDLC y familia FLAG = 0x7e Tramas encadenadas. CRC-16 ó CHKSM

35 HDLC y familia (a) Información: Tramas con información y validación. (b) Supervisión (c) No numerada. P/F comando/respuesta

36 HDLC y familia Tramas de supervisión: RR (Receive Ready, tipo 0) Validación de anteriores a Next. (Espera la trama Next ) RNR (Receive Not Ready, tipo 1) Parada brusca. REJ (Reject, tipo 2). Se reenvían Next y siguientes. SREJ (Selective Reject, tipo 3). Se reenvía Next.

37 HDLC y familia Tramas No Numeradas. Gestión del enlace Distintas variantes en los protocolos de la familia... SNRM, SARM y SABM. Petición de conexión normal, respuesta y balanceado. DISC Disconnect. DM Disconnect Mode. UA Unnumbered Acknowledgment. FRMR Respuesta de rechazo de trama. Etc.

38 HDLC y familia

39 HDLC y familia.

40 Formatos de trama

41 SLIP y PPP SLIP Serial IP (RFC 1055) Encapsula paquetes IP con delimitador 0xC0. Transparencia por inserción de byte. No corrige errores, no detecta errores.

42 PPP Point to Point Protocol (RFC1661, etc.) Formato de trama y detección de errores. LCP (Link Control Prot.) Opciones del enlace, conex. y descon, long. NCP (Network Control Prot.) Encapsula varios protocolos, direcciones IP. (IPCP,...) Formato de trama.

43 PPP Conexión ( y desc.) PPP. Módem LCP (PAP, CHAP) NCP(IPCP) Nivel 1 Nivel 2

44 PPP Tipos de códigos LCP.

45 PPP-IPCP Encapsulación IP sobre PPP

46 Redes de área local Estándares IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE LLC CSMA/CD Token -bus Token-ring DQDB WLAN

47 LLC Logical Link Control IEEE Nivel 1 datagrama o Nivel 2 confiable (~HDLC)

48 802.3 y Ethernet Flujo de bits en una Ethernet

49 802.3 Niveles 100BASET y 1000BASET (N1).

50 IEEE y Ethernet