Tema 5 Tecnologías LAN

Transcripción

1 Curso 2012/2013 ARC1 Tema 5 Tecnologías LAN Material realizado por la Prof. Ana Verónica Medina Rodríguez

2 Índice Arquitectura LAN. Características normas LAN Direccionamiento Físico LAN. 2

3 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. 3

4 Arquitectura LAN Proyecto IEEE (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 OSI IEEE 802 Compuesto por tres niveles: Subnivel LLC (Logical Link Control). Subnivel MAC (Medium Access Control). Nivel Físico. Enlace de Datos Físico LLC MAC 4

5 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 5

6 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) 6

7 Arquitectura LAN PDU OSI E_PDU E_PCI Cabecera PDU IEEE MAC_PCI Cabecera E_SDU MAC_PDU MAC_SDU LLC_PDU E_PCI Cola MAC_PCI Cola LLC_PCI LLC_SDU Cabecera En la mayoría de los casos MAC_SDU = LLC_PDU 7

8 IEEE Arquitectura LAN Normas LAN (Adoptadas por ISO). LLC MAC FÍSICO Ethernet Token bus Token Ring WLAN 8

9 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. 9

10 Arquitectura LAN Implementación: La interfaz con el medio físico es dependiente de la tecnología utilizada 10

11 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 11

12 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. 12

13 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 Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico Estaciones Terminador Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico 13

14 Topología bus. Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones A X B envía una trama a A D Colisión A y C envían tramas de manera simultánea. 14

15 Topología en anillo Señalización digital (Manchester diferencial, NRZ). Banda base. Unidireccional. Vt de 4 Mbps, 16 Mbps y 100 Mbps. Repetidores Especiales 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. 15

16 Topología en anillo Repetidor X A X C al recibir la trama la elimina del anillo 16

17 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. Simple Estaciones Extendida Nodo/s Secundario/s Nodo Central 17

18 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. 18

19 Topología en estrella. Concentrador (Hub) HUB A B C D X X C envía trama a B 19

20 Topología en estrella. Concentrador (Hub) No es posible full-duplex Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones HUB A B C D C envía trama a B A envía trama a D Colisión 20

21 Topología en estrella. Concentrador (Hub) Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico 21

22 Topología en estrella. Conmutador (Switch) SWITCH Necesita conocer ubicación estaciones A B C D C envía trama a B 22

23 Topología en estrella. Conmutador (Switch) Es posible full-duplex. SWITCH A B C D C envía trama a B A envía trama a D 23

24 Topología en estrella. Conmutador (Switch) Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico 24

25 Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella) Trama 25

26 Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella) Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico MSAU Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico 26

27 Topología celular. Inalámbrica. Utilizan el espectro RF. Banda 2,4 GHz Banda 5,8 GHz Señalización analógica. Punto de Acceso Vt que oscilan entre 1Mbps a 200 Mbps. No es posible full-duplex. Área Cobertura 27

28 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. 28

29 Topología celular. Ad Hoc A X D B X C C envía trama a B Área de Cobertura 29

30 Topología celular. Ad Hoc A D B C C envía trama a B A envía trama a D Colisión Área de Cobertura 30

31 Topología celular. Punto de acceso. AP A X B X C D X A envía trama a C 31

32 Punto de Acceso (AP) Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos Físico 32

33 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 33

34 Características de la normas Técnica acceso al medio por rotación circular: Usan una trama de control conocida como testigo. C C A B Testigo Trama A x A envía trama a C: B 1º Captura testigo. 2º Envía trama/s durante THT. 3º Elimina trama. 4º Inserta nuevo testigo 34

35 Protocolos MAC normalizados Topología en bus Topología en anillo Topología en estrella Topología celular CONTIENDA CSMA/CD(802.3) x CSMA/CD(802.3) x CSMA/CA(802.11) x ROTACIÓN CIRCULAR Paso testigo (802.4) Paso de testigo (802.5) FDDI Petición/Prioridad (802.12) Sondeo (802.11) x 35

36 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). 36

37 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 37

38 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. 24 bits 24 bits OUI Fabricante 38

39 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 DE0A.2343AC 39

40 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. 40

41 Bibliografía Forouzan Behrouz A. Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones. Mc. Graw Hill, William Stallings. Comunicaciones y Redes de Computadores. 5º, 6ª, 7ª edición. Prentice Hall James Trolove. LAN Wiring. Mc Graw Hill Martin P. Clark. Data Networks, IP and the Internet. Protocols, Design and Operation. Wiley