Clase # 4

Ethernet: Continuación

Csma-CD

Csma Transmisión Crítica

Tamaño de trama mínimod: Distancia de

separaciónv: Velocidad de propagación en el medio

La duración de una transmisión debe ser al menos la necesaria para poder

detectar una colisiónd: Distancia extremo a extremov: Velocidad de propagación en el medio(m/s)R: Velocidad del medio (bits/s)L:Longitud de la trama

¿Cuál es el tamaño de trama mínimo teórico en una red

Ethernet 10baseT de 2,5Kms?

Ejemplo Tamaño de trama

Estructura de Trama

Características de CDLa aplicación de CD depende de:Características del medio físico de transmisión

Técnica de Codificación/Modulación empleada

Topología de la redVariaciones de los niveles de señal en cada punto de la red

Detectar la colisión es una tarea de Capa Física, pero no toma decisiones, así que le notifica a la sub-capa MAC y ésta es quien ejecuta el algoritmo CSMA/CD

Algoritmo de Contención óAlgoritmo de back-off exponencial truncadoLa probabilidad de una nueva colisión

es equivalente a la probabilidad de que dos o más estaciones calculen exactamente el mismo tiempo de espera.

El tiempo de espera se escoge al azar, con probabilidad uniforme, dentro de un intervalo comprendido entre 0 y un tiempo máximo Tmax.

• Posibilidad de nueva colisión• Tiempo medio de retardo de acceso

Tmax óptimo es aquel adaptado por el algoritmo de back-off exponencial.

Cómo?El algoritmo parte de un Tmax muy pequeño, pero aumenta rapidamente ante la presencia de colisiones repetidas.

Algoritmo de Contención óAlgoritmo de back-off exponencial truncado

Descripción del Algoritmo:

El rango de tiempo de espera aleatoria está discretizado en ranuras temporales (time slots) cuya duración es de 2 veces el tiempo de propagación máximo entre estaciones (2Tp).Sea n el número de intentos de transmisión de una trama realizados hasta el momento (siendo n=1 tras el intento inicial de transmisión de una trama).El tiempo de espera de r ranuras se escoge al azar, con igual probabilidad, dentro del intervalo 0 <= r < 2 exp k, siendo k = min (n, 10)

Algoritmo de Contención óAlgoritmo de back-off exponencial truncado• Este algoritmo (que, entre otras cosas,

es un algoritmo de control de congestión) hace los siguiente:– Estima un tiempo de espera (BackoffTime):

• BackoffTime = Numero_Aleatorio*Slot_TimeDonde

Slot_Time: es el tiempo que dura una ranura

Numero_Aleatorio: es un número entero mayor o igual a cero y menor que 2n

n = número de intentos de retrasmisión para las primeras 10 veces ó n=10 para los intentos número 11, 12, ... hasta 16

– Después de 16 intentos el algoritmo reportará un error a las capas superiores

Algoritmo de Contención óAlgoritmo de back-off exponencial truncado

Colisiones

1 0... 1 0... 51,2 ms2 0... 3 0... 154 ms3 0... 7 0... 358 ms4 0... 15 0... 768 ms5 0... 31 0... 1,59 ms6 0... 63 0... 3,23 ms7 0... 127 0... 6,5 ms8 0... 255 0... 13,1 ms9 0... 511 0... 26,2 ms

10-15 0... 1023 0... 52,4 ms

16

Rango denúmeros aleatorios

Tiempos máximos de backoff en un sistema 10 MbpsRango de valores detiempo de backoff

N/A Descarta el frame

Algoritmo de Contención óAlgoritmo de back-off exponencial truncado

• Control de Acceso al Medio (MAC)– MAC se refiere a los protocolos que

determinan cuál de los computadores de un entorno de medios compartidos (dominio de colisión) puede transmitir los datos. Hay dos categorías amplias de Control de acceso al medio: • Determinística (por turnos)

–Por ejemplo: Token Ring, FDDI• No Determinística (el que primero

llega, primero se sirve).–Por ejemplo: CSMA/CD

Reglas del Mac y Detección de Colisiones/

Postergación de la Transmisión

• El método de acceso CSMA/CD que se usa en Ethernet ejecuta tres funciones fundamentales:

• Transmitir y recibir paquetes de datos

• Decodificar paquetes de datos y verificar que las direcciones sean válidas antes de transferirlos a las capas superiores del modelo OSI

• Detectar errores dentro de los paquetes de datos o en la red

Reglas del Mac y Detección de Colisiones/

Postergación de la Transmisión

• Diagrama de Flujo del método de acceso CSMA/CD

Reglas del Mac y Detección de Colisiones/

Postergación de la Transmisión

• Un periodo de bit indica cuánto tiempo toma enviar un bit de información

• En Ethernet de 10 Mbps, un bit en la capa MAC requiere de 100 nanosegundos (ns) para ser transmitido.

• A 100 Mbps el mismo bit requiere de 10 ns para ser transmitido y a 1000 Mbps sólo requiere 1 ns.

Periodos de Bits

• A menudo, se utiliza una estimación aproximada de 20 cm (8 in) por nanosegundo para calcular el retardo de propagación a lo largo de un cable UTP.

• Si tenemos una Ethernet 10BASE-T de 100 metros, ¿Cuantos periodos de bit necesitará una señal para transporse a lo largo del cable?.

Ejemplo-Periodos de Bits

Espacio entre Tramas• El espacio mínimo entre dos

tramas que no han sufrido una colisión recibe el nombre de espacio entre tramas.

• Una vez enviada la trama, todas las estaciones de Ethernet deben esperar un mínimo de 96 tiempos de bit antes de que cualquier estación pueda transmitir, de manera legal, la siguiente trama.

• El propósito de este intérvalo (conocido como separación) es permitir que las estaciones lentas tengan tiempo para procesar la trama anterior y prepararse para la siguiente trama.

Espacio entre Tramas

Colisiones y Señales de Congestión• El estado de error más común

en redes Ethernet son las colisiones.

• Cuando la contención de la red se vuelve demasiado grave, las colisiones se convierten en un impedimento significativo para la operación útil de la red.

• Las colisiones producen una pérdida del ancho de banda de la red equivalente a la transmisión inicial y a la señal de congestión de la colisión.

• Tan pronto como se detecta una colisión, las estaciones transmisoras envían una señal de congestión de 32 bits.

• La mayoría de las colisiones se producen cerca del comienzo de la trama, a menudo, antes de la SFD. El patrón de datos que se observa con mayor frecuencia para una señal de congestión es simplemente un patrón de uno, cero, uno, cero que se repite.

Colisiones y Señales de Congestión

Tipos de Colisiones

• Las Colisión simple: Es una colisión que se detecta al tratar de transmitir una trama, pero en el siguiente intento es posible transmitir la trama con éxito.

• Colisiones múltiples: Indican que la misma trama colisionó una y otra vez antes de ser transmitida con éxito.

Tipos de colisiones son Locales Tardías

Colisiones Locales

Colisiones Tardias

• Trama corta, fragmento de colisión o runt - transmisión ilegalmente corta (menos de 64 bytes). Causados por las colisiones.

• Trama larga, gigante o jabber – transmisión ilegalmente larga (más de 1518 bytes). Causados por dispositivos que manejan las señales eléctrinas inapropiadamente.

Fuentes de error en Ethernet

• Errores en el FCS – el FCS generado por el transmisor no concuerda con el calculado por el receptor. Causados por ruido o problemas en el NIC o el cable.

• Error de alineamiento – cantidad insuficiente o excesiva de bits transmitidos.

• Error de intervalo – el número real y el informado de octetos en una trama no concuerda.

Fuentes de error en Ethernet

Fantasmas – energía (ruido) que se detecta en el cable y que parece ser una trama, pero que carece de un SFD válido. Para ser considerada fantasma, la trama debe tener una longitud de al menos 72octetos,incluyendo el preámbulo. De lo contrario, se clasifica como colisión.

Fuentes de error en Ethernet