Capas bajas del modelo OSI Modelo de referencia IEEE 802 Física Control de enlace lógico (LLC) Control de acceso al medio (MAC)

Codificación/decodificación Generación y extracción de preámbulo Transmisión/Recepción de bit Medio de transmisión y topología

interfase con las capas de nivel superior. Control de error y Control de flujo.

Ensamblaje de datos dentro de tramas con los campos de dirección y detección de errores. ◦ Desensamblaje de trama◦ Reconocimiento de direcciones◦ Detección de errores

Gobierno del acceso al medio de transmisión◦ No se encuentra en la capa 2 (control de enlace

de datos) Para un mismo LLC, se dispone de varias

opciones MAC.

Árbol Bus

◦ Caso especial de árbol Un tronco, sin ramas

Anillo Estrella

Medio multipunto La medición se propaga a través del medio Todas las estaciones escuchan el medio

◦ Necesidad de identificación de la estación Cada estación tiene una única dirección

Conexión Full duplex entre estaciones y TAP Permite transmisión y recepción Necesidad de regular la transmisión

◦ Para evitar colisiones◦ Para evitar la ocupación prolongada del medio

Datos organizados en pequeños bloques (tramas) ◦ Terminadores de red que absorben las tramas en los

extremos

Repetidores unidos por enlaces punto a punto en un lazo cerrado◦ Se reciben datos en un enlace y se retransmiten por

otros ◦ Enlaces unidireccionales◦ Estaciones unidas a los repetidores

Tramas◦ Circulación por todas las estaciones◦ El destinatario reconoce la dirección y copia la trama◦ Las tramas circulan hasta la fuente donde son retiradas

El control de acceso al medio determina cuando una estación puede insertar una trama

Cada estación se conecta directamente a un nodo central◦ De forma usual a través de dos enlaces punto a

punto El nodo central hace difusión de trama

◦ Estrella física, bus lógico ◦ Una sola estación puede transmitir en cada

momento El nodo central actúa como un conmutador

de tramas

Dónde?◦ Central

Mayor control Lógica de acceso simple en las estaciones Evita problemas de coordinación Existe un punto de falla total de la red Reducción potencial del desempeño

◦ Distribuido Cómo

◦ Sincrónico Una capacidad específica está dedicada a la conexión (FDM,

TDM)◦ Asincrónico

En respuesta a la demanda

Round robin◦ Es bueno en la medida que muchas estaciones

tengan datos que transmitir en un período extenso

◦ Bueno para tráfico caudaloso Contención

◦ Bueno para tráfico de ráfaga◦ Las estaciones entran en contienda por el tiempo◦ Distribuido◦ Implementación sencilla◦ Eficiente ante carga moderada◦ Tiende a colapsar cuando la carga es muy alta

La capa MAC recibe datos de la capa LLC Control MAC Dirección de destino MAC Dirección fuente MAC LLC CRC La capa MAC detecta errores y descarta

tramas LLC, opcionalmente retransmite las tramas

perdidas

Transmisión de las PDU a nivel de enlace entre dos estaciones

Debe soportar multiacceso, medio compartido

Es liberado de algunos detalles del acceso al medio por la capa MAC

El direccionamiento incluye la especificación de los usuarios del LLC de origen y destino◦ Referido como punto de acceso al servicio (SAP)◦ Típicamente protocolos de alto nivel

Basado en HDLC Servicios sin conexión y sin reconocimiento Servicio en modo conexión Servicio sin conexión y con reconocimiento

Modelado después de HDLC Modo asincrónico balanceado de operación

de HDLC para soportar servicios LLC en modo conexión

PDUs de información no numeradas para soportar servicios sin conexión y con reconocimiento

Multiplexación usando LSAPs

Señales balanceadas◦ La señal debe ser suficientemente fuerte para

cumplir con los requerimientos de nivel de señal mínimo en el receptor.

◦ Dar una razón señal a ruido adecuada◦ No tan fuerte como para sobrecargar al transmisor◦ Debe satisfacer esto para todas las combinaciones

de estaciones transmisoras y receptoras en el BUS◦ Generalmente se divide la red en pequeños

segmentos ◦ Los enlaces de segmentos con amplificadores o

repetidores

Par trenzado◦ No es práctico en BUS compartido a muy alta razón de

datos Cable coaxial en banda base

◦ Ethernet cable coaxial de banda ancha

◦ Incluido en la especificación 802.3, pero no muy usado Fibra Óptica

◦ Cara◦ Dificultad con la disponibilidad◦ No usada

Nuevas instalaciones◦ Reemplazar por topologías en estrella basadas en par

trenzado y en fibra óptica

Usa señalización digital La codificación es Manchester o Manchester

diferencial Se usa todo el espectro del cable El cable como un solo canal Bi-direccional Pocos Kmts de rango Ethernet (básicamente para 802.3) a

10Mbps Cable 50 ohm

La especificación Ethernet y la 802.3 norman el uso de cables de 0.4 pulgadas de diámetro con una razón de 10Mbps

Máxima longitud del cable es de 500m La distancia entre taps es un múltiplo de

2.5m◦ Esto asegura que las reflexiones de los taps

adyacentes no se adicionen en fase Máx. 100 taps 10Base5

Red barata Cable de 0.25 pulgada

◦ Mayor flexibilidad◦ Fácil de traer a la computadora◦ Electrónica más barata◦ Mayor atenuación◦ Más baja resistencia al ruido◦ Pocos taps (30)◦ Distancias pequeñas (185m)

Transmite en ambas direcciones Enlazan dos segmentos de cable Sin buffer Sin aislamiento lógico entre segmentos Si dos estaciones intentan transmitir al

mismo tiempo, los paquetes colisionan Solo se permite un camino de segmentos y

repetidores entre dos estaciones

Cada repetidor se conecta con otros dos a través de enlaces de transmisión unidireccionales

Un solo camino cerrado Los datos son transferidos bit a bit de un

repetidor al siguiente El repetidor regenera y retransmite cada bit El repetidor realiza la inserción, la recepción y el

retiro de los datos El repetidor actúa como un punto para anexar Los paquetes son retirados por el transmisor

después de un recorrido completo al anillo

Búsqueda de patrones en la cadena de bit◦ Dirección de la estación adjunta◦ Token de permiso de transmisión

Copia los bit de entrada y los envía a la estación adjunta◦ Mientras retransmite cada bit

Modificación de bit a medida que pasan◦ Por ejemplo para indicar que el paquete se ha

copiado (ACK)

La estación tiene datos para transmitir El repetidor tiene el permiso Recibe los bit de entrada

◦ Si la longitud del bit en el anillo es menor que la del paquete Pasar a la estación de origen para chequeo (ACK)

◦ Puede haber más de un paquete en el anillo Almacenar para retransmitir después

Las señales que se propagan pasan por el repetidor sin demora

Solución parcial a la fiabilidad Mejora del desempeño

Par trenzado Cable coaxial bandabase Fibra óptica NO cable coaxial banda ancha

◦ Cada repetidor debe ser capaz de recibir y transmitir en múltiples canales

El reloj es incluido en la señal ◦ Por ejemplo: Codificación Manchester diferencial◦ El reloj es recuperado por los repetidores

Para conocer cuando muestrear la señal y recuperar los bits Usar el reloj para la retransmisión

◦ El reloj recuperado se desvía del centro del intervalo del bit aleatoriamente ruido Imperfecciones en los circuitos

Retransmisión sin distorsión pero con error de temporización

El efecto acumulativo es tal que la longitud del bit varía

Número limitado de repetidores en el anillo

Los repetidores usan PLL (phase locked loop)◦ Minimizan la desviación de un bit al próximo

Uso de buffer en uno o más repetidores◦ Reteniendo un cierto número de bits◦ Expansión y contracción para mantener la

longitud del bit en el anillo constante Incremento significativo de la longitud

máxima del anillo

La ruptura en cualquier enlace deshabilita la red

La falla de un repetidor deshabilita la red La instalación de un nuevo repetidor para

adjuntar una nueva estación requiere de la identificación de los dos repetidores topológicamente adyacentes

Jitter de temporización Método de eliminación de los paquetes

circulantes Técnica de backup para caso de errores La mayoría de estos problemas se solucionan

con una arquitectura estrella-anillo

Todos los enlaces entre los repetidores a un solo sitio◦ Concentrador◦ Provee acceso central a la señal en cada enlace◦ Fácil localización de fallas◦ Puede alimentar mensaje en el anillo y determinar cuan

lejos llega◦ El segmento dañado puede ser desconectado y reparado

posteriormente◦ Un nuevo repetidor puede adicionarse con facilidad◦ Los relé de bypass asociados a cada repetidor pueden ser

trasladados al concentrador Pueden conectarse múltiples anillos utilizando

puentes (puentes)

Usa par trenzado sin apantallar (telefónico)◦ Costo de instalación mínimo

Adjunto a un hub activo central Dos enlaces

◦ Transmisión y recepción El Hub repite la señal de entrada en todas las

líneas de salida La longitud de todos los enlaces está limitada d

cerca de 100m◦ Fibra óptica hasta 500m

BUS lógico con colisiones

Los hub comparten el medio físico◦ Hub central◦ El Hub retransmite la señal de entrada en todos los

enlaces de salida◦ Solo una estación puede transmitir en cada instante◦ Con una LAN a 10Mbps, la capacidad total es 10Mbps

Switched LAN hub◦ El Hub actúa como switch◦ Las tramas de entrada son conmutadas a la línea de

salida apropiada◦ Las líneas no utilizadas pueden ser usadas para conmutar

otro tráfico◦ Cuando dos pares de línea están en uso la capacidad

total es de 20Mbps

Sin cambios en el software y el hardware de los dispositivos

Cada dispositivo tiene una capacidad dedicada Son escalables fácilmente

Switch de almacenamiento y reenvío◦ Acepta señales de entrada, las almacena brevemente y

las transmite Switch de corte

◦ Utiliza la dirección de destino que está al comienzo de la trama

◦ Comienza a repetir la trama de entrada en la línea de salida tan pronto como reconoce la dirección

◦ Puede propagar tramas erróneas

Movilidad Flexibilidad Apropiada en áreas extensas Reduce los costos de sistemas inalámbricos Eleva el desempeño de sistemas

inalámbricos.

LAN extensas Interconexión de edificios Acceso nómada Redes Ad hoc

Edificios con grandes áreas ◦ Plantas manufactureras ◦ Almacenes

Edificios históricos Oficinas pequeñas Pueden mezclarse con sistemas fijos

Enlaces inalámbricos punto a punto entre edificios◦ Típicamente interconectando puentes o routers

Usada donde la conexión de cables es imposible◦ Por ejemplo a través de una calle

Terminales de datos móviles (Mobile data terminal)◦ Ejemplo: laptop

Transferencia de datos de una laptop a un servidor

Campus o grupos de edificios

Peer to peer Temporalmente Ejemplo: conferencia

Caudal Número de nodos Conexión a un backbone Área de servicio Consumo de potencias de baterías Transmisión robusta y segura Ubicación de las LAN en operación Operación libre de licencia Handoff/roaming Configuración dinámica

Infrarroja (IR) LANs De espectro extendido LANs Microondas de banda estrecha

Posibilidad de expansión más allá de una LAN individual

Provee la interconexión con otras LANs/WANs

Use Puente o router Puente es simple

◦ Conecta LANs similares◦ Protocolos idénticos para las capas físicas y de

enlace◦ Procesamiento mínimo

El Router es de propósito más general◦ Interconexión de varias LANs y WANs

Fiabilidad Desempeño Seguridad Geografía

Leer todas las tramas transmitidas desde una LAN y aceptar las que direccionan alguna de las estaciones de otra

Mediante el uso del protocolo MAC, retransmite las tramas en la segunda red

No modifican el contenido ni el formato de las tramas No encapsula las tramas Retransmite exactamente el mismo patrón de bit de

la trama de llegada Capacidad de almacenamiento mínima para asimilar

los picos de demanda Posee inteligencia para el enrutamiento y el

direccionamiento◦ Debe ser capaz de decidir que trama pasa◦ Puede haber más de un puente

Pueden ser conectadas más de dos LAN Es transparente a las estaciones

◦ Todas las estaciones de múltiples LAN aparentan estar en una misma LAN

IEEE 802.1D Nivel MAC

◦ La dirección de cada estación está a este nivel Los Puente no necesitan capa LLC

◦ Retransmiten tramas MAC Pueden transmitir tramas pasando por sistema de

comunicación externo◦ Ejemplo: enlaces WAN◦ Captura de trama◦ Encapsulamiento ◦ Enviar a través del enlace◦ Elimina el encapsulamiento y envía a través del enlace

LAN

LANs complejas necesitan alternativas de enrutamiento ◦ Balance de carga ◦ Tolerancia a fallos

Los Puente deben decidir sobre enviar o no las tramas

Los Puente deben decidir hacia que Lan enviar la trama

Selección de ruta para cada par de LAN fuente-destino◦ Con la configuración◦ Usualmentela ruta de menos salto ◦ Solo cambia cuando cambia la topología

El Puente elabora automáticamente la tabla de enrutamiento

Actualiza automáticamente en respuesta a los cambios

Envío de tramas Aprendizaje de direcciones Resolución de lazo

Mantiene las bases de datos para cada puerto◦ Lista de las direcciones de las estaciones alcanzadas a

través de cada puerto Para una trama que llega por el puerto x:

◦ Busca en la base de datos de reenvío para ver si la dirección MAC si está en la lista de cualquier puerto excepto x

◦ Si no se encuentra la dirección, enviar por todos los puertos excepto x

◦ Si la dirección está listada en el puerto y, chequear si el puerto y está bloqueado o en estado de reenvío El bloqueo no permite que el puerto transmita o reciba.

◦ Si no está bloqueado transmitir la trama por el puerto y

Se puede hacer una carga preliminar de la base de datos de reenvío

Pueden ser aprendidas Cuando una trama llega al puerto x proviene de la

LAN adjunta a dicho puerto Usa la dirección de fuente para actualizar la base

de datos de reenvío del puerto x incluyendo dicha dirección

Temporización de cada entrada en la base de datos

Cada vez que una trama llega, se chequea su dirección de fuente en la base de datos de reenvío

Trabaja aprendiendo las direcciones para el trazado del árbol◦ Por ejemplo: sin lazo cerrado

Para cada grafo hay un árbol extendido que mantiene la conectividad pero que no contiene lazos

Cada puente tiene asignado un único identificador

Intercambio entre puentes para establecer el árbol extendido