Protocolos de capas inferiores Redes de Computadoras Servicios de capa de enlace de datos 1
Capa de enlace de red Entrega confiable Raramente usada en fibras ópticas u otros medios que tienen baja tasa de error. Usada en enlaces inalámbricos para reducir errores y evitar retransmisiones. Control de flujo Cadenciamiento entre emisor y receptor. Ensamble de marcos La capa de enlace toma el flujo de bits de la capa física y los agrupa en marcos. Varios metodos son usados para delimitar los marcos, dos usuales son: Cuenta de caracteres. Indicadores de inicio y fin. 2
Control de errores La capa de enlace se encarga de entrega confiable de los marcos usando algun tipo de control de errores. Para control de errores se pueden usar: Técnicas de detección de errores. Técnicas de corrección de errores. Control de errores: detección El receptor detecta que hubieron errores durante la transmisión. Idealmente pide retransmisión en ocasiones no es posible (e.g. canal simplex) y simplemente se elimina el marco. Algunas técnicas usuales: checksum. CRC (Cyclic Redundancy Check). 3
Control de errores: corrección Al detectar errores, el receptor trata de corregirlos sin pedir retransmisión. Se agrega información adicional que ayuda a corregir los errores códigos FEC (Forward Error Correction). Algunas técnicas usuales: BCH. códigos Hamming. Acceso al medio Los nodos deben observar un orden para accesar el medio de transmisión, el cual es compartido. Para ello hay diversos métodos de acceso al medio, que se situan en la sub-capa MAC. Algunos de los mas comunes son: CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Token passing. 4
Ethernet Ethernet Diagrama presentado por Bob Metcalfe en 1976 para explicar su invento. El primer prototipo experimental lo desarrollaron en 1972 en Xerox PARC. El estándar asociado es IEEE 802.3 5
Método de acceso Usa un método de acceso múltiple tipo CSMA con detección de colisiones (CSMA/CD). Las estaciones sensan el medio y si está desocupado pueden transmitir. Si dos o mas envían al mismo tiempo se produce una colisión. Al detectarse una colisión, las estaciones esperan un tiempo aleatorio antes de reintentar la transmisión. CSMA/CD 6
CSMA/CD Caso peor en CSMA/CD CSMA/CD Diagrama de flujo de CSMA/CD 7
Formato de marcos 802.3 El preámbulo tiene el patrón 10101010. El delimitador de inicio tiene 10101011. El marco mas pequeño debe ser de 64 bytes; si no hay datos debe ponerse un relleno. Ethernet Direcciones MAC: Tienen una longitud de 48 bits, donde los primeros 24 son un identificador del fabricante (OUI = Organization Unique Identifier). El OUI es asignado por el IEEE. Ver: http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt 8
Token ring Token ring Definido originalmente por IBM. Versión estándar IEEE 802.5 9
Método de acceso Usa un método de acceso llamado de token passing. Un marco especial (el token) es transmitido periódicamente. El token pasa por todas las estaciones. Si una desea transmitir, entonces anexa sus datos al token, si no lo deja seguir. Si un token con datos pasa por la estación receptora, los datos son retirados y el token sigue circulando. Conmutación en LANs 10
Conmutación en LANs En una red con contención, al aumentar el número de nodos bajará el desempeño Mayor tráfico en el medio compartido Los switches pueden proveer una solución a este problema Normalmente sin requerir cambiar cables y tarjetas de red Los switches se sitúan en la capa 2 del modelo de referencia OSI Conmutación en LANs Un switch es, en principio, un puente (bridge) multipuertos Aisla el tráfico en segmentos Los switches modernos presentan funciones mas avanzadas Capacidad de auto-aprendizaje Al pasar los marcos por el switch se revisan las direcciones MAC. Si el destino es local al segmento, no se retransmite. Si está en otro segmento y se conoce el puerto de salida, se retransmite por ahí. Si no se conoce, se envía a todos los puertos (menos por donde llegó). Conforme esto sucede, se construye una tabla asociando direcciones con puertos, para agilizar el proceso de conmutación. 11
Conmutación en LANs Dos mecanismos básicos de conmutación: Store and forward El switch recibe todo el marco, verifica el CRC, ve direcciones fuente y destino y lo reenvía. La latencia aumenta en proporción al tamaño del marco. Cut-through El switch no se espera a recibir todo el paquete, ni verifica el CRC. Solo espera recibir el encabezado para determinar la dirección destino. La latencia permanece constante, independientemente del tamaño del marco. Conmutación en LANs 12
WLANs WLANs WLAN = Wireless Local Area Network Se incrementa su uso para acceso a Internet 802.11 es la tecnología WLAN mas popular 13
Arquitectura 802.11 Modo de Infraestructura Arquitectura 802.11 Modo Ad-Hoc 14
802.11b Algunas características: Banda de frecuencias: 2.4 GHz Ancho de banda nominal: 11 Mb/s (útil ~ 5.5 Mb/s) Método de acceso: CSMA/CA similar a Ethernet, mayor overhead probabilidad de acceso equitativa CSMA/CA=Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance Marco 802.11 15
802.11b Mediciones en WLAN (802.11b) Variación de calidad de la señal : Variación de ancho de banda: 16
Ancho de banda 802.11 Características 802.11 Probabilidad de acceso al canal de radio equitativo Overhead CSMA/CA (backoff, DIFS, SIFS, ) Influencia de hosts en modo degradado 17
Bluetooth Desarrollado inicialmente por Ericsson ahora a cargo del Bluetooth SIG es un consorcio industrial, no un cuerpo de estándares Diseñado para conectar impresoras, cámaras, laptops, etc. Opera a distancias cortas de unos 10 m mas que nada un remplazo de cables Banda de frecuencias de 2.4 GHz Bluetooth Soporte para enlaces punto a punto y punto a multipunto. Varias estaciones compartiendo el mismo canal forman una piconet. una unidad maestra y hasta 7 esclavas varias piconets forman una scatternet Usa una combinación de conmutación de circuitos y de paquetes el canal es ranurado y pueden reservarse ranuras para paquetes síncronos 18
Bluetooth scatternet Bluetooth Bluetooth Es mas bien una WPAN (Wireless Personal Area Network). El grupo IEEE 802.15 estudia WPANs. Se estudia la interferencia de Bluetooth con 802.11 Bluetooth transmite a ciegas sin atender si otros sistemas estan en la misma banda. Otras fuentes de interferencia en los 2.4 GHz son los hornos de microondas. 19
Bluetooth Pila de protocolos Bluetooth 20