Tema 6: El nivel de enlace

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María Soledad Quintero Alcaraz
hace 6 años
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1 Redes de Computadores Motivación y Objetivos Tema 6: El nivel de enlace Funciones y servicios del nivel de enlace Delimitación de tramas Control de los errores Bibliografía: Tanenbaum, Capp.. 3.1, 3.2 Halsall, Cap.. 3 Stallings, Cap Cuando se transmiten datos (p.e. un fichero de 1Gb) se transmite en bloques de un cierto tamaño (por ejemplo 1Kb). Estos bloques, a N2, se denominan tramas. Los bits que componen una trama pueden llegar erroneos, o no llegar, por deterioro de la señal que los transporta. Son vitales dos mecanismos: uno para delimitar claramente el principio y fin de una trama. El receptor recibe un fluir constante de bits (o de caracteres) y es obvio que necesita saber cual de ellos es el primero de una trama. En segundo lugar, es necesario que exista algún mecanismo de detección y/o corrección de errores. Si, como es más frecuente, el mecanismo es de sólo detección de errores, el protocolo hará que el transmisor re-transmita la trama dañada. Queda clara la ventaja de fraccionar el fichero en tramas de un tamaño moderado. Si el fichero se hubiera transmitido como un bloque único... (a) la probabilidad de verse afectado algún bit por un error de transmisión habría sido mayor y (b) tendríamos que retransmitir todo el fichero. OBJETIVOS PRINCIPALES: Técnicas de delimitación de tramas Técnica de detección de errores CRC 2 Funciones del Nivel de Enlace Servicio al Nivel Superior Servicio al nivel superior Delimitación de las tramas (frame) Link Protocol Data Unit (LDPU) (OSI) Detección y/o corrección de errores de transmisión Control de flujo (...ver en tema-7) 3 Nivel superior puede ser N3 o una aplicación de usuario (N7) N2 resuelve la comunicación entre 2 máquinas conectadas por un canal wired-like Aplicación Enlace Físico Aplicación Enlace Físico Con Con conexión (Connection Oriented) Normalmente servicio servicio fiable fiable 3 fases: fases: (1) (1) Reserva Reserva de de recursos recursos Conexión (2) (2) Tx. Tx. Datos Datos (3) (3) Liberalización de de recursos recursos Cierre Cierre Sin Sin conexión (Connectionless) Send&Pray Adecuado para para ciertas ciertas aplicaciones (p.e. (p.e. Tx Tx voz voz y/o y/o video video en en tiempo tiempo real) real) Ethernet También servicio servicio adecuado cuando cuando el el canal canal tiene tiene una una tasa tasa de de error error muy muy baja baja Sin Sin conexión pero pero con con reconocimientos Eficiencia intermedia entre entre (1) (1) y (2). (2). Gestión Gestión de de errores errores compartida con con nivel nivel superior superior 4

2 Delimitación de tramas (Framing Framing-Enmarcado) Métodos para delimitar las tramas: Protocolos orientados a caracteres (character stream): contar los caracteres utilizar caracteres singulares de comienzo y de final Protocolos orientados a secuencia de bits (bit stream): utilizar delimitadores (secuencia de bits) singulares de comienzo y de final violación de código cuenta de caracteres Técnica no válida si se utiliza aislada, pero se usa en combinación con character stuffing 5 6 Inserción de caracteres (Character( Stuffing) Inserción de bits (Bit Stuffing) DLE(0x10): Data Link Escape STX(0x02)/ETX(0x03): Start/End of Text Delimitador:

3 Violación de Código Ejercício Tecnología Ethernet señalizando con código Manchester Manchester transición a mitad del intervalo de bit Violación no hacer la transición V V 1 1 Primer bit trama Delimitar con la secuencia de bits Porqué no utilizar el delimitador Errores de transmisión Códigos y distancia de Hamming Parámetros para medir la calidad de un canal: BER (Bit Error Rate)= B e /RT m BLER (Block Error Rate) EFS (Error Free Seconds) EFS = S-S e /S Dos alternativas: Corrección de errores (forward error control) Detección de errores (feedback (backward) error control) I I F(I) =? F(I) F F transmisor receptor 11 En general una trama contiene m bits de datos y r bits de control La secuencia de bits resultante tiene longitud n=m+r y se define como codeword (palabra del código) Nota: se utilizan 2 m mensajes pero no todas las 2 n codewords La distancia de Hamming de un código se define como la distancia mínima entre todas sus codewords Códigos y distancia de Hamming para detectar d errores distancia di Hamming = d+1 para corregir d errores distancia di Hamming = 2d+1 Ej.: 2 bits de datos + 1 bit paridad par: detecta errores de 1 bit distancia Hamming = 2 d 1 d 2 P

4 Códigos detectores de error CRC (Códigos de Redundancia Cíclica) Paridad: Indica si el número de 1 s es par o impar Se puede aplicar: a todos los datos (poco potente) ordenando los datos en bloques Checksum errores no detectados Los bits de los datos se consideran como los coeficientes de polinomios de una variable muda x Por ejemplo: M = M(x) = x 5 +x 4 +x+1 Aritmética modulo-2 (XOR) no acarreos Transmisor y receptor utilizan el mismo polinomio generador G(X) Propiedad a verificar: el resto de la división polinómica de M(x) por un polinomio común (polinomio generador) debe ser cero. Idea: Añadir una secuencia al final del mensaje de tal manera que el conjunto satisfaga la propiedad de ser divisible con resto cero por el polinomio generador G(x). El receptor verifica esta propiedad y si el resto le da cero decide que no ha habido error de transmisión Cálculo del CRC (en el transmisor) Ejemplo Queremos transmitir el mensaje M(x) Si r es el grado de G(x) se calcula x r M(x) Es decir, se añaden r bits 0 en la parte de menor peso de la trama que se quiere transmitir Se calcula el resto R(x) del cociente x r M(x)/G(x) R(x)= resto (x r M(x)/G(x)) El resto se añade a la secuencia a transmitir: T(x) = x r M(x) + R(x) Se envía T(x) M(x) = x 9 +x 8 +x 6 +x 4 +x 3 +x+1 G(x) = x 4 +x+1 x r M(x) = x 13 +x 12 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 R(x) = x 3 +x 2 +x T(x) = x 13 +x 12 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 3 +x 2 +x 15 16

5 Cálculo del CRC (en el receptor) Ejemplos de códigos CRC Se recibe T (x) (T (x) T(x) si han habido errores de transmisión) Se calcula el resto R(x) del cociente T (x)/g(x) Si R(x) es diferente de 0 han habido errores Justificación: Si existen errores en la transmisión T (x)=t(x)+e(x) R(x)= Resto((T(x)+E(x))/G(x)) 0 si y sólo si Resto(E(x)/G(x)) 0 CRC-16 = x 16 +x 15 +x 2 +1 CRC-CCITT = x 16 +x 12 +x 5 +1 CRC-32(Ethernet) = x 32 +x 26 +x 23 +x 22 +x 16 +x 12 +x x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x

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