INTERCONEXIÓN DE REDES Colección de ejercicios · 2021. 5. 3. · Interconexión de redes Tema 1...

INTERCONEXIÓN DE REDES

Colección de ejercicios

Enrica Zola

--- Septiembre de 2015 ---

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NOTA IMPORTANTE – Esta colección de ejercicios recoge algunos ejercicios que se trabajan durante las clases de la asignatura de “Interconexión de Redes” del curso 2A del Grado de Ingeniería Telemática y de Sistemas de la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aerospacial de Castelldefels (EETAC) de la UPC.

Algunos ejercicios estaban ya presentes en la Colección de Ejercicios de la asignatura de Arquitecturas Telemáticas impartida en el curso 2B de Ingeniería Técnica de Telecomunicación, especialidad Telemática, de la EPSC. Dicha colección fue publicada en 2010 por los profesores Lluís Casals Ibáñez y Enrica Zola, del Departamento de Ingeniería Telemática de la UPC y está disponible online: http://ocw.upc.edu/curs/E5030-2010/22.

Primera edición: febrero de 2011.

Segunda edición: septiembre de 2011.

Tercera edición: febrero de 2012.

Cuarta edición: septiembre de 2012.

Quinta edición: febrero de 2013.

Sexta edición: septiembre de 2014.

Séptima edición: septiembre de 2015.

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ÍNDICE

Índice ___________________________________________________________________________ 3

1 INTRODUCCIÓN A LA INTERCONEXIÓN ____________________________________________ 5

1.1 Introducción a los conceptos de colisión y de propagación de la señal _____________________ 5

1.2 Dominio de colisión y de broadcast __________________________________________________ 7

1.3 Subnetting _____________________________________________________________________ 10

2 Redes de área local __________________________________________________________ 17

2.1 Arquitectura de red _____________________________________________________________ 17

2.2 Nivel LLC ______________________________________________________________________ 21

3 Ethernet ___________________________________________________________________ 23

3.1 Primitivas de servicio y formatos de las tramas _______________________________________ 23

3.2 Análisis de tramas Ethernet _______________________________________________________ 25

3.3 Protocolo de acceso al medio _____________________________________________________ 29

4 Dispositivos de interconexión __________________________________________________ 31

4.1 Retardo de propagación __________________________________________________________ 31

4.2 Reenvío de tramas y tabla SAT ____________________________________________________ 33

4.3 Colisiones y retardos ____________________________________________________________ 35

4.4 Dimensionado de los enlaces y cálculo del backplane __________________________________ 36

5 Spanning tree protocol ________________________________________________________ 37

5.1 Fundamentos del algoritmo Spanning Tree __________________________________________ 38

5.2 Cambio de topología _____________________________________________________________ 44

5.3 STP y aprendizaje de las direcciones MAC en las SAT de los puentes ______________________ 50

6 Lan Virtuales ________________________________________________________________ 57

6.1 Dominios de colisión y de broadcast; tipos de enlaces VLAN ____________________________ 57

6.2 Comunicación entre VLANs _______________________________________________________ 63

7 FAST Y GIGABIT ETHERNET _____________________________________________________ 67

7.1 Eficiencia de canal y eficiencia de trama _____________________________________________ 67

7.2 Arquitectura de red y primitivas de servicio __________________________________________ 70

8 REDES DE ÁREA LOCAL INALAMBRÍCAS ___________________________________________ 73

8.1 Dominio de colisión en WLAN y configuración de canales _______________________________ 73

8.2 Mecanismo de acceso al medio y eficiencia __________________________________________ 75

9 MECANISMOS DE ACCESO AL MEDIO ____________________________________________ 81

9.1 Aloha puro y Aloha ranurado ______________________________________________________ 81

9.2 Familia CSMA __________________________________________________________________ 83

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9.3 Comparación de las prestaciones de diferentes protocolos _____________________________ 85

9.4 Acceso al medio y propagación de tramas ___________________________________________ 88

10 EJERCICIOS DE FINAL DE CURSO _________________________________________________ 93

11 EJEMPLO DE EXAMEN PARCIAL ________________________________________________ 101

12 EJEMPLO DE EXAMEN FINAL __________________________________________________ 105

Interconexión de redes Tema 1 Introducción a la interconexión

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1 INTRODUCCIÓN A LA INTERCONEXIÓN

1.1 Introducción a los conceptos de colisión y de propagación de la señal

Ejercicio 1.1.1

Hay dos estaciones, A y B, en los extremos opuestos de un bus de 2 km de longitud. La tasa de transmisión de las estaciones es de 10 Mbps. La longitud de las tramas que se envían es de 10 bytes. En el instante inicial t=0, ambas estaciones empiezan a transmitir una trama a la otra estación. La velocidad de propagación es de dos tercios la de la luz (2x108 m/s. Responder a las preguntas siguientes:

1. ¿Hay colisión entre las tramas? ¿Dónde? Justificar la respuesta completando el dibujo.

Figura 1.1.1

2. Si el medio es half dúplex, ¿hay alguna estación que reciba bien la trama que le envía la otra estación? Y si el medio fuese full dúplex? Justificar las respuestas.

3. Si el tiempo de transmisión de la trama que envía A fuese 12 µs, ¿cambiaría algo con respecto a las consideraciones del apartado 1 y 2?

4. Considerando el caso inicial (A y B envían una trama de 10 bytes), si entre las dos estaciones, A y B, hay una tercera estación, C, que comparte el bus, ¿C recibe bien las tramas que se intercambian las otras estaciones? Razonar la respuesta en función de la posición de C con respecto a las otras estaciones.

Ejercicio 1.1.2

Considerar la red inalámbrica de la Figura 1.1.2: hay 4 estaciones que tienen un alcance de 50 metros. El tiempo de transmisión es fijo e igual a 1 s; la velocidad de propagación en el aire es igual a la velocidad de la luz (3x108 m/s). Para simplificar, suponer que las comunicaciones son half dúplex y que las estaciones descartan las tramas cuando se produzca una colisión.

Suponiendo que en el mismo instante de tiempo (sea t=0) B envía una trama de broadcast a todas las estaciones de la red y D envía una trama a C, responder a las siguientes preguntas:

1. ¿Qué estaciones de la red reciben la trama de B? ¿Cuáles la descartan? Razonar la respuesta.

2. ¿C recibe correctamente la trama que D le envía? Razonar la respuesta.

A B2km

t = 0 t = 0

Distancia (en metros o km)

Tiem

po (en

segundo

s)

A B2km

t = 0 t = 0


Tiem

po (en

segundo

s)


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Figura 1.1.2

Ejercicio 1.1.3

Una LAN con topología en bus tiene cuatro estaciones, A, B, C y D, distribuidas sobre el bus cada 500 m, con la estación A en un extremo y la estación D en el otro extremo. La velocidad de transmisión en el medio es de 10 Mbps. Si A y D transmiten una trama en el instante t = T1, ¿cuál es la mínima longitud permitida a la trama de A para que B “vea” colisión entre las dos tramas? Suponer que la velocidad de propagación es de dos tercios la de la luz.

Ejercicio 1.1.4

Consideremos un bus compartido con tres estaciones (A, B y C) en half dúplex a una velocidad de transmisión vt = 100Mbps. La Figura 1.1.3 representa la configuración de esta LAN.

En el instante de tiempo t=0, la estación A envía una trama con destino C, y en el instante de tiempo t=2 s, la estación B envía una trama con destino A. Si la velocidad de propagación del bus es de 2x105 km/s, ¿cuál es la máxima longitud de trama que puede enviar la estación A para que los receptores puedan recibir bien los datos?

Figura 1.1.3

Ejercicio 1.1.5

Considerar una red con 3 estaciones A, B y C conectadas a través de un HUB. La distancia entre A y B es de 1500 metros, entre A y C 1200 metros y entre B y C 700 metros. La tasa del canal es de 100 Mbps. La velocidad de propagación del medio de comunicación es de 2x105 km/s. Para simplificar, consideremos que el HUB no introduce retardo en la propagación de la señal.

Si A transmite una trama “L(A_B)” con destino B, C transmite una trama “L(C-B)” con destino B en el mismo instante de tiempo t=0, ¿cuál puede ser la longitud máxima de la trama L(C-B) para que el destino la reciba bien?

50 m

AB C

D

50 m

50 m

50 m

A B100 m

t = 0

C

t = 0

100 mA B

100 m

t = 0

C

t = 0

100 m


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1.2 Dominio de colisión y de broadcast

Ejercicio 1.2.1

En relación a las redes mostradas a continuación, determinar el/los dominio/s de colisión y de broadcast de nivel 2. Considerar que la red es half dúplex.

Caso 1.

Figura 1.2.1

Caso 2.

Figura 1.2.2

RepetidorRepetidorRepetidorRepetidor

HubHubHubHub

F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m UTP

80 m

UTP 50 m

UTP 50 m

Retardo NIC Ethernet : 1 sRetardo repetidor/HUB Ethernet : 2 sRetardo UTP: 0,556 s / 100 mRetardo Fibra òptica: 0,5 s / 100 m

UTP 25 m

HubHubHubHub HubHubHubHubF.O. 500 m

UTP 25 m

UTP 100 m

UTP 50 m

UTP 50 mUTP

50 m

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 70 m


HubHubHubHub

F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m UTP

80 m

UTP 50 m

UTP 50 m

UTP 25 m

HubHubHubHubF.O. 500 m

UTP 25 m

UTP 50 m

UTP 50 mUTP

50 m

UTP 100 m

SwitchSwitchSwitchSwitch

Retardo NIC Ethernet: 1 sRetardo repetidor/HUB Ethernet: 2 sRetardo UTP: 0,556 s / 100 mRetardo fibra òptica: 0,5 s / 100 mRetardo NIC switch: 0,5 s

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 70 m


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Caso 3.

Figura 1.2.3

Caso 4.

Figura 1.2.4

RepetidorRepetidorRepetidorRepetidorSwitchSwitchSwitchSwitch

HubHubHubHub

SwitchSwitchSwitchSwitchUTP 100 m F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m

UTP 100 m

UTP 80 m

UTP 50 m

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

Retardo NIC Ethernet: 1 sRetardo repetidor/HUB Ethernet: 2 sRetardo UTP: 0,556 s / 100 mRetardo Fibra òptica: 0,5 s / 100 mRetardo NIC switch: 0,5 s

1 PUENTE 2HUB HUB REPETIDOR

A

B

C

D

E

G

F

50 m 100 m

50 m

50 m

100 m

150 m 150 m

200 m

150 m

300 m


A

B

C

D

E

G

F

50 m 100 m

50 m

50 m

100 m

150 m 150 m

200 m

150 m

300 m


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Ejercicio 1.2.2

Figura 1.2.5

Supongamos que tenemos la red half dúplex de la Figura 1.2.5.

1. Si la estación D transmite, ¿hasta dónde llegará su señal física?

2. Si la estación A transmite una PDU de nivel 2 a B, ¿cuántas estaciones podrán transmitir al mismo tiempo?

3. Si la estación H transmite una PDU de nivel 2 a D, ¿la estación F podría transmitir al mismo tiempo una PDU a B? y a I?

4. Si la estación H transmite una PDU de nivel 2 a B, ¿la estación C podrá transmitir al mismo tiempo una trama a A? y a D?

Estación A

Switch Repeater 1 Repeater 2 Puente

Estación B

Estación C

Estación EEstación D Estación F Estación G

Estación H Estación I

Estación A

Switch Repeater 1 Repeater 2 Puente

Estación B

Estación C

Estación EEstación D Estación F Estación G

Estación H Estación I


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1.3 Subnetting

Ejercicio 1.3.1

¿Qué tipo de direcciones (red, máquina o broadcast) son las siguientes direcciones IP y a qué subred pertenecen si tenemos una máscara de subred 255.255.224.0??

1. 64.128.255.255

2. 64.255.128.255

3. 64.128.128.0

4. 64.255.255.0

5. 64.255.223.255

6. 64.255.239.255

Ejercicio 1.3.2

¿Qué tipo de direcciones (red, máquina o broadcast) son las siguientes direcciones IP y a qué subred pertenecen si tenemos una máscara de subred 255.240.0.0??

1. 64.128.255.255

2. 64.255.255.255

3. 64.240.128.0

4. 64.224.0.0

5. 64.224.255.255

6. 64. 252.0.0

7. 64.128.0.0

Ejercicio 1.3.3

Disponemos de la siguiente dirección de red 130.90.0.0. ¿Cuántas subredes podríamos definir, si consideramos que cada una tiene que identificar 6 máquinas (ordenadores e impresoras)? Razonar vuestra respuesta.

Ejercicio 1.3.4


Ejercicio 1.3.5


Ejercicio 1.3.6

Disponemos de la siguiente dirección de red 133.68.96.0/19.

1. ¿Cuántas máquinas (ordenadores, impresoras, …) podemos identificar en esta red?

2. Indicar la dirección del router.

3. Indicar la dirección de broadcast.


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Ejercicio 1.3.7

Una empresa dispone de 80 máquinas a las que se deben asignar direcciones IP. El administrador de la empresa dispone del rango 195.89.98.0. Se plantea una distribución que permita disponer de cuatro subredes, con 20 máquinas por subred, tal como muestra la Figura 1.3.1.

Figura 1.3.1

1. ¿A qué clase de direcciones IP pertenecen las direcciones de máquina de la empresa?

2. ¿Cuál es la dirección de broadcast de la red?

3. Plantee una asignación de direcciones IP que permita la división en las subredes indicadas. Por cada subred debéis indicar:

rango de direcciones de cada subred

dirección de subred y dirección de broadcast de la subred

direcciones y máscaras de subred que asignáis a las máquinas y al router

Considere dos opciones:

a) siguiendo la normativa del RFC 950

b) prescindiendo de las restricciones del RFC 950

4. ¿Cuántas direcciones del rango 195.89.98.0 no se podrán utilizar a causa de la división en subredes? (considere las dos opciones a) y b) del apartado anterior).

A partir de ahora, se considera que la caché ARP de todos los dispositivos de la Figura 1.3.1 se vacía justo antes de llevar a cabo cualquier comunicación.

5. Supongamos que la máquina A tiene la máscara 255.255.255.0. En dichas condiciones, si la máquina A envía datos a la C, ¿ésta última puede recibir los datos?

6. Lo mismo que el apartado anterior, pero en el caso que A envíe datos a B.

7. Si A quiere enviar una petición de descarga de la página web de Google, será posible que dicha petición llegue al servidor de Google? (asuma que la dirección IP de Google sea 66.249.93.99)

8. En los puntos 5, 6 y 7, ¿ha sido necesario tener en cuenta la máscara de subnetting del destinatario?


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Ejercicio 1.3.8

Una empresa dispone de 72 máquinas a las que se deben asignar direcciones IP. El administrador de la empresa dispone del rango 195.89.0.0. Se plantea una distribución que permita disponer de tres subredes, con 24 máquinas por subred.

1. Se plantea una asignación de direcciones IP que permita la división en las subredes indicadas. Por cada subred debéis indicar:

rango de direcciones de cada subred

dirección de subred y dirección de broadcast de la subred

direcciones y máscaras de subred que asignáis a las máquinas y al router

Considere una asignación pudiendo prescindir de las restricciones del RFC 950.

Considere dos opciones:

a) siguiendo el planteamiento del ejercicio anterior (1.3.1)

b) queremos preservar las direcciones de red para posibles ampliaciones futuras

2. ¿Cuántas direcciones del rango 195.89.0.0 no se podrán utilizar a causa de la división en subredes? (se consideren las dos opciones a) y b) del apartado anterior)

A partir de ahora, se considera que la caché ARP de todos los dispositivos se vacía justo antes de llevar a cabo cualquier comunicación.

3. Supongamos que la máquina A tiene la máscara 255.255.255.0. En dichas condiciones, si la máquina A (subred 1) envía datos a la C (subred 2), ésta última puede recibir los datos?

4. Lo mismo que el apartado anterior, pero en el caso que A (subred 1) envíe datos a B (subred 1).

5. Si A quiere enviar una petición de descarga de la página web de Google, será posible que dicha petición llegue al servidor de Google? (asuma que la dirección IP de Google sea 66.249.93.99)

6. En los puntos 3, 4 y 5, ¿ha sido necesario tener en cuenta la máscara de subnetting del destinatario?


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Ejercicio 1.3.9

Queremos construir 6 subredes a partir de la red de clase C 193.105.10.0. Llenar la Tabla 1.3.1 con los datos de las subredes y justificar brevemente los resultados obtenidos.

Dir. red Rango direcciones Máscara Direcciones de broadcast

Tabla 1.3.1

Ejercicio 1.3.10

RIPE nos ha concedido el siguiente rango de direcciones públicas: 212.92.32.0/24. Necesitamos montar 4 redes de 60 hosts cada una.

1. ¿Qué máscara deberemos aplicar?

2. Decir las direcciones de red y de broadcast de cada subred.

3. Haz un esquema de la red suponiendo que tan sólo interviene un router en nuestro escenario y coloca para cada host su dirección IP, su máscara y su puerto de enlace.

4. ¿Cuántas IP libres nos quedan en cada subred?

Ejercicio 1.3.11

Disponemos del escenario dibujado en la Figura 1.3.2, compuesto por 4 routers. Nos piden que hagamos direccionamiento IP. Para hacerlo, el administrador de las direcciones IP nos proporciona la red 192.168.50.16/28.

Figura 1.3.2

1. ¿Qué dirección de red y de broadcast de cada subred ponemos? Indica también el rango de direcciones.

2. Coloca en el mismo esquema las direcciones IP de cada interficie de cada router y sus máscaras en notación prefijo.


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Ejercicio 1.3.12

Disponemos de la siguiente dirección pública: 196.196.10.0/26 y hemos de proveer direcciones a la topología de la Figura 1.3.3.

Figura 1.3.3

La LAN A y la LAN B tienen 10 máquinas y necesitamos utilizar nuestras direcciones también en el enlace entre ellas.

1. Haz el direccionamiento necesario para esta red teniendo en cuenta que queremos preservar al máximo nuestras IP para poder en un futuro crear nuevas redes.

2. Coloca en el mismo esquema las direcciones, máscaras y puertos de enlace que consideres oportunos.

Ejercicio 1.3.13

Disponemos del escenario dibujado en la Figura 1.3.4 y nos piden que hagamos direccionamiento IP. Para hacerlo, el administrador de las direcciones IP nos proporciona la red 10.20.30.192/27.

En la LAN A hay 5 estaciones, en la LAN B 2 estaciones y en la LAN C 6 estaciones, y las tres LAN están conectadas a un único router.

1. Indicar las direcciones de red y de broadcast de cada subred, así como el rango de direcciones.

2. Indicar las direcciones IP de cada máquina, incluida la dirección IP asignada al router y sus máscaras en notación prefijo.

Figura 1.3.4

Lan A Lan B


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Ejercicio 1.3.14

Disponemos de la siguiente dirección IP: 140.25.0.0/16. En nuestra oficina necesitamos crear diferentes subredes según el esquema siguiente.

Hay 8 directores (A, B, C, D, E, F, G, H) que tienen, cada uno, a su cargo, un número igual de empleados.

El director B tendrá que administrar 32 repartos (B1, B2, B3, …, B32).

El director G tendrá 16 repartos (G1, G2, G3, …, G16).

En el reparto G15 se quiere, además, repartir las tareas entre 8 jefes de línea (G15_A, G15_B, …, G15_H).

Cada trabajador repartido en esos grupos dispondrá de un ordenador. En el futuro el número de directores, repartos y jefes de línea no aumentará.

1. Se requiere un direccionamiento apropiado para esta empresa, cuya estructura se puede resumir con el esquema de la Figura 1.3.5.

2. ¿Cuántos empleados puede tener cada jefe de línea según este esquema, si consideramos que cada empleado tiene un ordenador que ha de pertenecer a la subred de su jefe?

3. Indicar la dirección del router, de broadcast y de un trabajador de la red G15_G.

Figura 1.3.5

Ejercicio 1.3.14

Disponemos del escenario dibujado en la Figura 2 y nos piden que hagamos el direccionamiento IP. Para hacerlo, el administrador de las direcciones IP nos proporciona la red 200.123.0.128/25.

En la LAN A hay 25 estaciones conectadas al router 1;

En la LAN B hay 14 estaciones conectadas al router 1;

En la LAN C hay 2 routers;

En la LAN D hay 2 routers;

En la LAN E hay 2 routers

En la LAN F hay 9 estaciones conectadas al router 2.

140.25.0.0/16

A B C D E F G H

1 2 3 … 31 32 1 2 3 … 15 16

A B C D E F G H


16

Figura 1.3.6

Se prevé que en un futuro en estas subredes no se incrementará el número de estaciones, por lo que se pide una asignación óptima. No se pide seguir el RFC 950.

1. De cada subred, indicar: la dirección de red, la máscara y la dirección de broadcast.

Dirección de red Máscara Dirección de broadcast

LAN A

LAN B

LAN C

LAN D

LAN E

LAN F

2. Indicar el rango de direcciones que quedan libres para el futuro en cada subred.

LAN A

LAN B

LAN C

LAN D

LAN E

LAN F

LAN A

LAN B

LAN F

ROUTER 1 ROUTER 2

LAN E

ROUTER 3

LAN C

LAN D

Interconexión de redes Tema 2 Redes de área local

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2 REDES DE ÁREA LOCAL

2.1 Arquitectura de red

Ejercicio 2.1.1

Consideremos la red de la Figura 2.1.1.

Caso 1. Paquete dirigido a un nodo de la misma LAN.

Supongamos que la estación A1 envíe un paquete IP a la estación A2.

1. ¿Qué direcciones se indicarán en el/los paquete/s? ¿Qué direcciones en la/s trama/s?

2. ¿Qué dispositivos recibirán la/s trama/s? ¿Qué dispositivos recibirán el/los paquete/s?

Caso 2. Paquete dirigido a un nodo fuera de la LAN.

Supongamos que la estación A1 envíe un paquete IP a la estación B3.

1. ¿Qué direcciones se indicarán en el/los paquete/s? ¿Qué direcciones en la/s trama/s?

2. ¿Qué dispositivos recibirán la/s trama/s? ¿Qué dispositivos recibirán el/los paquete/s?

Figura 2.1.1

Ejercicio 2.1.1

Consideremos la red de la Figura 2.1.1.

1. Si la estación B1 envía un paquete IP a la estación B3, indica en la siguiente tabla a qué dispositivos pertenecen las direcciones MAC e IP que van en la/s trama/s y en el/los paquete/s que envía B1.

Enlace B1-Switch

@MAC origen @MAC destino @IP origen @IP destino

2. Supongamos que la estación A1 envíe un paquete IP a B2. Completa la siguiente tabla, indicando a qué

dispositivos pertenecen las direcciones MAC e IP que van en la/s trama/s y en el/los paquete/s que se envían en cada uno de los enlaces que atraviesa la transmisión.


18

Enlace A1-Switch Enlace Router 1- Switch Enlace Switch – B2

@MAC origen @MAC destino



@IP origen @IP destino @IP origen @IP destino @IP origen @IP destino

Ejercicio 2.1.2

Tenemos dos sistemas, A y B conectados a la misma LAN. El proceso de comunicación empieza cuando la entidad de protocolo IP del sistema A tiene lista una 3_PDU (paquete IP) de 42 bytes para enviar a la entidad de protocolo IP del sistema B.

1. Describir el proceso de encapsulado de la 3_PDU en el transmisor (estación A), desde que está lista a nivel 3 hasta que se transmita en el medio físico, y el proceso de desencapsulado en el receptor (estación B), desde que se recibe por el medio físico hasta que se procese a nivel 3.

2. Describir el proceso de petición de servicio por parte de cada nivel a su nivel inferior, suponiendo que se ofrezcan servicios sin conexión.

3. Qué ocurriría a nivel 3 si el campo de datos, en lugar de 22 bytes, ocupara 2000 bytes? Considerar que la MTU a nivel 2 es de 1500 bytes.

Figura 2.1.2


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Ejercicio 2.1.3

Consideremos las 6 configuraciones de red de la Figura 2.1.3. Por cada una, suponer que A envía un paquete IP a la estación B. Indicar las direcciones IP y MAC que se pondrán en la/s trama/s y paquete/s que circulan por la red.

Figura 2.1.3

HUB

IP_AMAC_A

IP_BMAC_B

IP_R#1MAC_R#1

#2#1 #3

Configuración 1

SWITCH

IP_AMAC_A

IP_BMAC_B

IP_R#1MAC_R#1

#2#1 #3

Configuración 2

SWITCH 1

IP_AMAC_A

IP_R#1MAC_R#1

SWITCH 2

IP_BMAC_B

#1 #2#2

#1 #3

Configuración 3

IP_AMAC_A

IP_R#1MAC_R#1

IP_R#2MAC_R#2

IP_BMAC_B

Configuración 4

SWITCH 1

IP_AMAC_A

IP_R#1MAC_R#1

SWITCH 2

IP_BMAC_B

#1 #2#1

#2

IP_R#2MAC_R#2

Configuración 5

SWITCH 1

IP_AMAC_A

IP_R1#1MAC_R1#1

SWITCH 2#1 #2

#2

#1

IP_R1#2MAC_R1#2

IP_R2#1MAC_R2#1

SWITCH 3

#2

#1

IP_R2#2MAC_R2#2

SWITCH 4

#2

SWITCH 5

IP_BMAC_B

#1 #2 #1

Configuración 6


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2.2 Nivel LLC

Ejercicio 2.2.1

Volver a resolver el ejercicio 2.1.2, teniendo en cuenta que la capa 2 se divide en dos subniveles: un nivel 2a (MAC) y un nivel 2b (LLC). Si el servicio ofrecido por el nivel LLC es del tipo “no orientado a conexión” (LLC1):

1. Especificar el formato de la trama LLC y las primitivas de servicio que se usan.

2. Describir el proceso de petición de servicio por parte de cada nivel a su nivel inferior, suponiendo que se ofrezcan servicios sin conexión.

Ejercicio 2.2.2

Considere una red Ethernet half-dúplex y responda a las preguntas o complete los dibujos, suponiendo que el canal no introduce errores y que no hay otras transmisiones en toda la red.

1. Completar la Figura 2.2.1 con los nombres y objetos que faltan (1, 2, 3).

Figura 2.2.1

Usuario servicio LLC (A)

RED‐PDU(400 bytes)

DL_UNITDATA.request(DSAP i DMAC, SSAP i SMAC, LLC‐SDU)

2

Datos útiles: DSAP y SSAP: 71

DMAC (@MAC destí): Cisco_3a 45 f0

SMAC (@MAC origen): 3com_41 83 a9

Usuario servicio LLC (B)

1

??

3


22

Completar la Figura 2.2.2, indicando el formato de la PDU del punto 5 (donde sea posible, aplicar los valores que se indican como datos).

Figura 2.2.2

Usuario servicio MAC (A)

LLC‐PDU(403 bytes)

MA_DATA.request(DMAC, MAC‐SDU)

5

Usuario servicio MAC (B)

4

??

MA_DATA.indication(DMAC, SMAC, MAC‐SDU)

Interconexión de redes Tema 3 Ethernet

23

3 ETHERNET

3.1 Primitivas de servicio y formatos de las tramas

Ejercicio 3.1.1

Volver a resolver el ejercicio 2.2.1 del Tema 2, teniendo en cuenta que el servicio ofrecido por el nivel LLC es del tipo “no orientado a conexión” (LLC1). Especificar el formato de la trama MAC Ethernet 802.3 y las primitivas de servicio que se usan.

Ejercicio 3.1.2

Considere una red Ethernet half-dúplex y responda a las preguntas o complete los dibujos, suponiendo que el canal no introduce errores y que no hay otras transmisiones en toda la red.

1. Completar la Figura 3.1.1 con los nombres y objetos que faltan (1, 2, 3, 4)

Figura 3.1.1

RED‐PDU(30 bytes)

2

Datos útiles: DSAP y SSAP: 71

DMAC (@MAC destí): Cisco_3a 45 f0

SMAC (@MAC origen): 3com_41 83 a9

Usuario servicio LLC (B)

1

??

4

3


24

2. Completar la Figura 3.1.2, indicando el formato de la PDU del punto 6 (donde sea posible, aplicar los valores que se indican como datos).

Figura 3.1.2

3. Indicar el formato de la MAC PDU (donde sea posible, aplicar los valores que se indican como datos).

Usuario servicio MAC (A)

6

Usuario servicio MAC (B)

5

??

7

8

9

??


25

3.2 Análisis de tramas Ethernet A continuación se proponen algunas capturas de tramas Ethernet realizadas con el Wireshark. Los campos están ordenados en grupos de cuatro octetos cada uno; cada octeto (o byte) está representado en hexadecimal.

Se pide que se analice cada trama, identificando los campos relevantes a nivel MAC y a nivel LLC (cuando es posible). Para eso es necesario haber aprendido la estructura de las tramas Ethernet.

Tener en cuenta que, a pesar de que en el formato de trama MAC también se definan los campos de sincronización y SFD (Start Frame Delimiter), los analizadores de protocolo no suelen mostrar dichos campos, así que en las siguientes capturas NO aparecen. Lo mismo vale para el campo CRC.

Tenéis que tener a mano lista de SAP y Ethertypes que os mandamos buscar por Internet.

Ejercicio 3.2.1

01 80 C2 00 00 00 00 06 28 38 6A DC 00 26 42 42 03 00 00 00 00 00 00 64 00 06 28 77 43 70 00 00 00 08 80 00 00 06 28 38 6A C2 80 2B 02 00 14 00 02 00 0F 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.2

01 00 0C DD DD DD 00 04 4D E2 BD 09 00 18 AA AA 03 00 00 0C 20 01 10 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 04 4D E2 BD 09 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.3

FF FF FF FF FF FF 00 04 4D 71 DB 09 08 06 00 01 08 00 06 04 00 01 00 04 4D 71 DB 09 93 53 71 02 00 00 00 00 00 00 93 53 71 1A 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.4

00 04 75 E8 3E 64 00 04 4D 71 DB 09 08 00 45 00 05 DC D3 26 40 00 3C 06 B9 BB 93 53 14 02 93 53 71 91 00 50 04 2D 3B 92 B8 3A E0 B9 F3 25 50 10

…. …. …. …. (90 Líneas) 77 72 61 70 20 63 6C 61 73 73 3D 22 70 65 73 74 61 6E 79 61 22 20 77 69 64 74


26

Ejercicio 3.2.5

FF FF FF FF FF FF 00 E0 18 0A 5A 12 08 00 45 00 00 AC 00 00 40 00 40 11 35 69 93 53 71 85 FF FF FF FF 02 77 02 77 00 98 F9 79 31 30 31 65 20 33 20 69 70 70 3A 2F 2F 67 69 62 62 73 2E 75 70 63 2E 65 73 3A 36 33 31 2F 70 72 69 6E 74 65 72 73 2F 64 6A 39 32 30 63 20 22 44 65 73 6B 6A 65 74 20 39 32 30 43 20 6C 6F 63 61 6C 22 20 22 43 72 65 61 74 65 64 20 62 79 20 72 65 64 68 61 74 2D 63 6F 6E 66 69 67 2D 70 72 69 6E 74 65 72 20 30 2E 36 2E 78 22 20 22 48 50 20 44 65 73 6B 4A 65 74 20 39 32 30 43 2C 20 46 6F 6F 6D 61 74 69 63 20 2B 20 68 70 69 6A 73 22 0A

Ejercicio 3.2.6

FF FF FF FF FF FF 00 04 4D E2 BD 09 08 06 00 01 08 00 06 04 00 01 00 04 4D E2 BD 09 93 53 71 03 00 00 00 00 00 00 93 53 71 64 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.7

FF FF FF FF FF FF 00 04 75 FF F3 F8 08 00 45 00 00 CE CF 24 00 00 80 11 60 A9 93 53 71 AB 93 53 71 FF 00 8A 00 8A 00 BA 88 23 11 0E A0 13 93 53 71 AB 00 8A 00 A4 00 00 20 46 41 44 45 46 43 45

…. …. …. …. (9 Líneas) 45 00 02 00 50 34 52 45 43 32 30 00

Ejercicio 3.2.8

FF FF FF FF FF FF 02 0B CD A9 AE 09 00 E4 E0 E0 03 FF FF 00 E1 00 14 00 00 00 00 FF FF FF FF FF

…. …. …. …. (13 Líneas) 6C 00

Ejercicio 3.2.9

FF FF FF FF FF FF 00 01 E6 44 82 9E 81 37 FF FF 00 60 00 04 10 72 80 02 FF FF FF FF FF FF 04 52 10 72 80 02 00 01 E6 44 82 9E 04 52 00 02 03 0C 30 30 30 31 45 36 34 34 38 32 39 45 38 32 44 47 4E 50 49 34 34 38 32 39 45 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 72 80 02 00 01 E6 44 82 9E 40 0C 00 01


27

Ejercicio 3.2.10

FF FF FF FF FF FF 00 01 E6 A5 CD A6 00 63 E0 E0 03 FF FF 00 60 00 00 00 00 00 00 FF FF FF FF FF FF 04 52 00 00 00 00 00 01 E6 A5 CD A6 04 52 00 02 03 0C 30 30 30 31 45 36 41 35 43 44 41 36 38 30 44 31 4E 50 49 41 35 43 44 41 36 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 E6 A5 CD A6 40 0C 00 01

Ejercicio 3.2.11

01 80 C2 00 00 00 00 06 28 38 6A DC 00 52 42 42 03 00 00 00 00 00 00 64 00 06 28 77 43 70 00 00 71 91 00 50 04 2D 3B 92 B8 3A E0 B9 F3 25 50 10 00 08 80 00 00 06 28 38 6A C2 80 2B 02 00 14 00 77 72 61 70 20 63 6C 61 73 73 3D 22 70 65 73 74 FF FF 02 77 02 77 00 98 F9 79 31 30 31 65 20 33

Ejercicio 3.2.12

01 80 C2 00 00 00 00 06 28 38 6A DC 00 52 AA AA 03 00 00 00 20 01 00 64 00 06 28 77 43 70 00 00 71 91 00 50 04 2D 3B 92 B8 3A E0 B9 F3 25 50 10 00 08 80 00 00 06 28 38 6A C2 80 2B 02 00 14 00 77 72 61 70 20 63 6C 61 73 73 3D 22 70 65 73 74 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.13

01 00 0C DD DD DD 00 11 5D 4A C4 80 00 18 AA AA 03 00 00 0C 20 01 10 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 11 5D 4A C4 80 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.14

FF FF FF FF FF FF 00 01 E6 A5 CD A6 00 28 E0 E0 03 FF FF 00 60 00 00 00 00 00 00 FF FF FF FF FF FF 04 52 00 00 00 00 00 01 E6 A5 CD A6 04 52 00 02 03 0C 30 00 00 00 00 00 00 00 00

Ejercicio 3.2.15

FF FF FF FF FF FF 00 01 E6 44 72 F2 81 37 FF FF 00 60 00 04 10 72 80 02 FF FF FF FF FF FF 04 52 10 72 80 02 00 01 E6 44 72 F2 04 52 00 02 03 0C 30 30 30 31 45 36 34 34 37 32 46 32 38 32 44 47 4E 50 49 34 34 37 32 46 32 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 72 80 02 00 01 E6 44 72 F2 40 0C 00 01


28

Ejercicio 3.2.16

03 00 00 00 00 01 00 30 1b b6 04 db 00 d1 f0 f0 03 2c 00 ff ef 08 00 00 00 00 00 00 00 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 20 20 20 20 20 20 1c 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 43 33 20 20 20 20 00 ff 53 4d 42 25 00 00 00 00 18 04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff fe 00 00 00 00 11 00 00 46 00 02 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5c 00 46 00 5c 00 03 00 01 00 00 00 02 00 5d 00 5c 4d 41 49 4c 53 4c 4f 54 5c 4e 45 54 5c 4e 45 54 4c 4f 47 4f 4e 00 07 00 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 43 33 00 5c 4d 41 49 4c 53 4c 4f 54 5c 4e 45 54 5c 47 45 54 44 43 37 32 30 00 00 49 00 4e 00 4e 00 4f 00 4d 00 45 00 44 00 49 00 41 00 43 00 33 00 00 00 0b 00 00 10 ff ff ff ff

Ejercicio 3.2.17

03 00 00 00 00 01 00 30 1b b6 04 db 00 d1 ff ff 03 2c 00 ff ef 08 00 00 00 00 00 00 00 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 20 20 20 20 20 20 1c 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 43 33 20 20 20 20 00 ff 53 4d 42 25 00 00 00 00 18 04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ff fe 00 00 00 00 11 00 00 46 00 02 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5c 00 46 00 5c 00 03 00 01 00 00 00 02 00 5d 00 5c 4d 41 49 4c 53 4c 4f 54 5c 4e 45 54 5c 4e 45 54 4c 4f 47 4f 4e 00 07 00 49 4e 4e 4f 4d 45 44 49 41 43 33 00 5c 4d 41 49 4c 53 4c 4f 54 5c 4e 45 54 5c 47 45 54 44 43 37 32 30 00 00 49 00 4e 00 4e 00 4f 00 4d 00 45 00 44 00 49 00 41 00 43 00 33 00 00 00 0b 00 00 10 ff ff ff ff

Ejercicio 3.2.18

FF FF FF FF FF FF 00 01 E6 A5 CD A6 00 63 E0 E0 03 FF FF 00 60 00 00 00 00 00 00 FF FF FF FF FF FF 04 52 00 00 00 00 00 01 E6 A5 CD A6 04 52 00 02 03 0C 30 30 30 31 45 36 41 35 43 44 41 36 38 30 44 31 4E 50 49 41 35 43 44 41 36 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 E6 A5 CD A6 40 0C 00 01


29

3.3 Protocolo de acceso al medio

Ejercicio 3.3.1

Hay dos estaciones Ethernet 10Base-5, A y B, en los extremos opuestos de un bus de 500 m de longitud. La tasa de transmisión es de 10 Mbps y la velocidad de propagación es de 2x108 m/seg. En el instante inicial t=0, la estación A empieza a transmitir una trama a la otra estación. Responder a las preguntas siguientes:

1. En el instante t=2 µs, ¿la estación B empezaría a transmitir una trama? ¿Y en el instante t=4 µs? Justificar las respuestas.

Figura 3.3.1

2. Obviando la restricción propia del estándar Ethernet (64 bytes de trama mínima), ¿cuál sería el tamaño de trama mínimo que se puede enviar en esta red? Justificar la respuesta, recordando que el protocolo de acceso al medio es CSMA/CD.

3. Si el tiempo de transmisión de la trama que envía A fuese 12 µs, cambiaría algo con respecto a las consideraciones de los apartados 1 y 2?

4. Considerando que el tiempo de transmisión es de 6 µs, si entre las dos estaciones, A y B, hay una tercera estación, C, que comparte el bus, ¿ésta también detectará de forma correcta las colisiones? Razonar la respuesta.

Comparad estos resultados con lo que pasaba en el ejercicio 1.1.1.

Ejercicio 3.3.2

Una LAN Ethernet con topología en bus tiene cuatro estaciones, A, B, C y D, distribuidas sobre el bus cada 500 m, con la estación A en un extremo y la estación D en el otro extremo. La velocidad de transmisión en el medio es de 10 Mbps y la velocidad de propagación es de 2x108 m/seg.

1. Obviando la restricción de la trama mínima Ethernet, si A y D transmiten una trama hacia B en el instante t = T1, ¿cuál es la máxima longitud permitida a la trama de A para que B no vea colisión?

2. Obviando la restricción de trama mínima Ethernet, si A y D transmiten una trama hacia B en el instante t = T1, ¿cuál es la mínima longitud permitida a las tramas para que todas las estaciones vean colisión entre las dos tramas?

3. Considerando la trama mínima Ethernet y que A empieza a transmitir en el instante t = T1, ¿a partir de qué instante podría transmitir la estación C para que no haya colisión? Evaluar lo mismo pero para que D pueda transmitir sin colisión.

A B

t = 0 t = 0

500m


Tiempo (en segundos)

Interconexión de redes Tema 4 Dispositivos de interconexión

31

4 DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN

4.1 Retardo de propagación

Ejercicio 4.1.1

En el presente ejercicio se muestran 3 configuraciones de red que dan lugar a 3 escenarios (A, B y C), y sobre los cuales planteamos las preguntas siguientes: (considerar Vtx = 10 Mbps)

Escenario A (Figura 4.1.1)

Figura 4.1.1

En primer lugar, considerar que todos los dispositivos de interconexión son de nivel físico.

1. Determinar el/los dominio/s de colisión y el retardo máximo de propagación en el escenario A.

Escenario B (Figura 4.1.2)

Figura 4.1.2

Considerar el escenario B donde el dispositivo de la izquierda es un switch (cut-through). 2. Determinar el/los dominio/s de colisión.

3. ¿Cuál será, en este caso, el retardo de propagación máximo en la red? Antes de encontrar el valor, pensar en qué es lo que afecta respecto a la evaluación de este parámetro


HubHubHubHub

F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m UTP

80 m

UTP 50 m

UTP 50 m

Retardo NIC Ethernet: 1 sRetardo repetidor/HUB Ethernet: 2 sRetardo UTP: 0,556 s / 100 mRetardo Fibra òptica: 0,5 s / 100 m

UTP 25 m

HubHubHubHub HubHubHubHubF.O. 500 m

UTP 25 m

UTP 100 m

UTP 50 m

UTP 50 mUTP

50 m

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 70 m


HubHubHubHub

F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m UTP

80 m

UTP 50 m

UTP 50 m

UTP 25 m


UTP 25 m

UTP 50 m

UTP 50 mUTP

50 m

UTP 100 m



UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 70 m


32

Escenario C

Considerar qué es lo que cambia si en lugar de un switch, el dispositivo de la izquierda en la Figura 4.1.2 fuese un puente.

4. ¿Qué mecanismos de reenvío puede implementar un puente?


33

4.2 Reenvío de tramas y tabla SAT

Ejercicio 4.2.1

Teniendo en cuenta la porción de red que se muestra en la Figura 4.2.1, explicar que pasa en el puente (qué decisiones toma y qué acciones realiza), cuando recibe por uno de sus puertos las siguientes tramas:

1. Trama con Destination Address (DA) = X, Source Address (SA) = U;

2. Trama con DA = V; SA = U;

3. Trama con DA = T; SA = X;

4. Trama con DA = FF-FF-FF-FF-FF-FF; SA = X;

5. Trama con DA = Z; SA = T.

Figura 4.2.1

Ejercicio 4.2.2

Figura 4.2.2

En la red que se presenta en la figura anterior, supongamos que todos los dispositivos están reinicializados (por tanto, las tablas SAT de P1 y P2 están vacías). Analizar, para los casos que se presentan a continuación,

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E

Dir MAC T

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E E

E

E

HUB

PUENTE

Dir MAC U Dir MAC V

Dir MAC X

Dir MAC Z

#1

#2

#3

E

Dir MAC T

13Z

22X

21V

11U

AgePuertoMAC@SA

T P

UE

NT

E

13Z

22X

21V

11U

AgePuertoMAC@SA

T P

UE

NT

E

E6

E5

P21 2

E2

E1 E3

E8

E7

E4

P121

3

E6

E5

E6

E5

P21 2

E2

E1 E3E2

E1 E3

E8

E7

E4E4

P121

3


34

el recorrido que hacen las tramas, qué estaciones las reciben, qué hacen con ellas, qué hacen los puentes (aprendizaje y renvío) y como quedan las SAT de cada puente al recibir estas tramas.

1. E1 envía una trama a E5

2. E5 contesta a E1 con una trama






8. E8 envía una trama con destino “FFFFFF”

Ejercicio 4.2.3

Consideremos una LAN Ethernet half dúplex tal como se muestra en la Figura 4.2.3.

Figura 4.2.3

1. Determinar los dominios de colisión.

Supongamos que los conmutadores (SW1, SW2) tengan las tablas de conmutación actualizadas y completas (eso equivale a decir que tienen aprendidas todas las direcciones MAC de los equipos que tienen conectados sobre sus puertos). Los puentes, en cambio, no tienen todas las direcciones aprendidas.

2. Describir todo el recorrido que sigue una trama que la estación 11 envía a la estación 8, suponiendo que el puente 1 tenga tanto la dirección de origen como la de destino de la trama en su SAT, mientras que el puente 2 sólo conozca la dirección de origen.

HUB 1HUB 1HUB 1HUB 1HUB 1HUB 1HUB 1HUB 1

Sw 1Sw 1Sw 1Sw 1Sw 1Sw 1Sw 1Sw 1

Pont 1Pont 1Pont 1Pont 1Pont 1Pont 1Pont 1Pont 1

Pont 1Pont 1Pont 1Pont 2



Sw 1Sw 1Sw 1Sw 2Sw 1Sw 1Sw 1Sw 2

A4AA4

A1AA1

A5AA5

A6AA6

A2AA2 A3AA3

A7AA7 A8AA8 A9AA9

A10AA10

A11AA11 A12AA12 A13AA13 A14AA14 A15AA15

A16AA16

A18AA18

A17AA17

A19AA19 A20AA20 A21AA21 A22AA22


35

4.3 Colisiones y retardos

Ejercicio 4.3.1

Considerar la red Ethernet a 10 Mbps que se muestra en la Figura 4.3.1. Los segmentos de red entre una estación y el dispositivo de interconexión son con par trenzado y tienen un retardo de propagación de 0,556 µs/100m; el segmento entre el hub y el switch es con fibra óptica y tiene un retardo de propagación de 0,5 µs /100m. Las longitudes de los cables están indicadas en la figura.

Sabemos que el switch conmuta en el modo store-and-forward. Además, el hub introduce un retardo de 2 µs y las tarjetas de red Ethernet (NIC) introducen un retardo de 1 µs.

Figura 4.3.1

Si las tramas que se envían son de longitud mínima:

1. ¿Cuándo puede transmitir la estación B a A sin que se produzca colisión si en el instante t = 0 segundos la estación A tiene una trama lista para enviar a la estación C? Razonar la respuesta.

2. Suponiendo que la estación D tiene una trama a punto de transmitir a C en t = 50 µs, ¿cuándo transmitirá D? ¿Y en qué instante acabará de recibir la trama la estación C?

HUB

80 m

50 m

100 m

300 m (FO)

SWITCH

100 m

80 m

80 m

50 m

HUB

80 m

50 m

100 m

HUB

80 m

50 m

100 m

300 m (FO)

SWITCH

100 m

80 m

80 m

50 mSWITCH

100 m

80 m

80 m

50 m


36

4.4 Dimensionado de los enlaces y cálculo del backplane

Ejercicio 4.4.1

Considera la Figura 4.4.1 y contesta a las siguientes preguntas.

Figura 4.4.1

1. Considerando que todos los enlaces hacia los dispositivos finales (equipos e impresora) trabajan a 10 Mbps y que todo el tráfico que se genera en la red va dirigido hacia el router, determinar primero la capacidad que se ha de poder garantizar en el enlace entre SW1 y SW2 para que no haya cuello de botella. Consideramos que la impresora no genera tráfico.

2. Si ahora consideramos que el 15% del tráfico que generan los dispositivos conectados al SW1 va dirigido a la impresora y el resto hacia el router, volver a dimensionar el enlace entre SW1 y SW2 para que no haya cuello de botella.

3. Considerando la capacidad entre SW1 y SW2 encontrada en el punto 2, y considerando que todo el tráfico que generan los equipos finales que están conectados al SW2 va dirigido hacia el router, dimensionar el enlace de uplink hacia el router para que no haya cuello de botella.

4. Con los valores encontrados antes, dimensionar el backplane de los dos switches para que puedan trabajar al máximo de sus capacidades. Observad el diseño de red y el estándar de nivel físico que se implementa para determinar qué enlaces trabajan en HDX y qué en FDX.

5. Volver a dimensionar los enlaces entre SW1-SW2 y hacia el router, y los backplanes de cada switch, considerando que el tráfico generado por los equipos finales se redistribuye en la red de la siguiente manera:

5% del tráfico generado por las estaciones va dirigido a la impresora;

80% del tráfico generado por las estaciones va dirigido a unos servidores que están conectados al router;

el resto va dirigido a los dispositivos que están conectados al mismo switch.

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 196 puertos

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

20 PC 10Base‐T

A

20 PC 10Base-T

HUB

Impressora

10‐100‐1000Base‐T

A

30 PC 10Base‐T

UPLINK CAP AL ROUTER

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 296 puertos

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

30 PC 10Base‐T

A

30 PC 10Base-T

30

30

20

30

20

Interconexión de redes Tema 5 Spanning Tree Protocol

37

5 SPANNING TREE PROTOCOL

En este tema se utilizará la siguiente terminología:

El ID (identificador) del puente o switch aparece en el interior del cuadro que lo representa. Este identificador, a menos que no se diga lo contrario, consta de una/s letra/s (por ejemplo, P, B, BRIDGE, SW, etc.) que indica el tipo de dispositivo y de un identificador numérico que sirve como @MAC para el STP. Recordamos aquí que el “BRIDGE_ID” se compone de una prioridad (que se da a parte para no que no crear confusión) y la @MAC.

En la mayoría de las redes aquí presentadas, los dominios de colisión se representan con un único segmento que tiene un identificador (por ejemplo, S1) y un coste asociado (por ejemplo C=1). Este coste también se referencia en el texto como “salto” entre dos dispositivos que implementan el STP.

RPC = Root Path Cost; es el coste que un puente tiene asociado para llegar al puente raíz a través del puerto de raíz.

El formato de las BPDU de configuración se trata en clase de teoría. Para los siguientes ejercicios los campos que nos interesa evidenciar serán siempre los siguientes:

o ID raíz,

o RPC,

o ID puente que transmite,

o ID puerto por el que se envía la BPDU,

que representaremos con una notación basada en separación por puntos:

ID_raíz.RPC.ID_puente-que-transmite.ID_puerto_por_el_que_se_envía_la_BPDU

En el caso de que sólo aparezcan 3 campos, esos serán: ID_raíz.RPC.ID_puente-que-transmite

Los otros tipos de BPDU se tratan en clase de teoría y aquí se representan indicando solo el nombre (por ejemplo, BPDU de notificación de cambio de topología) y, puntualmente los campos de interés para el ejercicio (por ejemplo, los flags TC y TCA).

Este tema se compone de tres apartados: en el primero se proponen unos ejercicios sencillos para que el estudiante se familiarice con el algoritmo y adquiera rapidez a la hora de calcular la topología de árbol de cualquier red (sencilla o compleja). Además, algunos ejercicios de este apartado ayudan al estudiante a entender cómo un puente, o cualquier dispositivo que implemente el STP, interpreta las BPDUs que le llegan para calcular el algoritmo.

El apartado dos de esta sección está dedicado al proceso de cambio de topología: se pretende que el alumno intuya la necesidad de difundir en toda la red la información de cambio y de tomar ciertas medidas frente a este cambio (por ejemplo, la rápida actualización de las tablas SAT de los puentes implicados). Con estos ejercicios se quiere además evidenciar que el algoritmo induce a la creación de diferentes tipos de Bridge-PDUs, tal y como se ha comentado antes.

En el apartado 3 se reúnen unos ejercicios que relacionan la topología de árbol impuesta por el STP con el recorrido que las tramas siguen para alcanzar sus destinos: esto, relacionado con la forma en la que los puentes transparentes aprenden sus tablas SAT, ayudará al estudiante a relacionar estos temas que, a primera vista, pueden parecer no relacionados.


38

5.1 Fundamentos del algoritmo Spanning Tree

Ejercicio 5.1.1

Figura 5.1.1

Leyenda:

El segmento entre un puerto y un segmento de LAN indica si el puerto correspondiente está activo:

puerto activo

puerto bloqueado

El nombre que aparece dentro de los dispositivos está compuesto por dos indicadores:

El número indica el nivel jerárquico del dispositivo una vez construido el árbol STP

La letra distingue entre dispositivos del mismo nivel jerárquico

Se pide:

1. Determinar la función de cada puerto de cada puente de la LAN.

2. ¿Cuántos puertos RAÍZ hay?

3. ¿Cuál es el puerto raíz del puente raíz?

4. ¿Cuántos puertos DESIGNADOS hay?

5. ¿Cuál es el puerto designado del segmento S2?


39

Ejercicio 5.1.2

Figura 5.1.2

Con respecto a la red de la Figura 5.1.2, encontrar (considerar que todos los puentes tienen la misma prioridad):

1. Puente raíz, puertos raíz y puertos designados.

2. Para cada “elección” detallar cómo y entre quiénes se han escogido.

3. Evidenciar los puertos en estado de bloqueo.

Ejercicio 5.1.3

Con respecto a la red de la Figura 5.1.3, encontrar (considerando que todos los puentes tienen la misma prioridad):

1. Puente raíz, puertos de raíz y puertos designados.

2. Para cada “elección” detallar cómo y entre quiénes se han escogido.

3. Evidenciar los puertos en estado de bloqueo.

Figura 5.1.3

C = 1

1

B ID=12

1

B ID=22

B ID=02 1

3

1

B ID=42

1

B ID=32

3

S1

S2S3

S4

S5

C = 3

C = 1

C = 1

C = 3

C = 1

1

B ID=12

1

B ID=22

B ID=02 1

3

B ID=02 1

3

1

B ID=42

1

B ID=32

3

1

B ID=32

3

S1

S2S3

S4

S5

C = 3

C = 1

C = 1

C = 3

C = 1

1

B ID=12

1

B ID=22

B ID=02 1

3

1

B ID=42

1

B ID=32

3

S1

S2S3

S4

S5

C = 1

C = 3

C = 2

C = 3

C = 1

1

B ID=12

1

B ID=22

B ID=02 1

3

B ID=02 1

3

1

B ID=42

1

B ID=32

3

1

B ID=32

3

S1

S2S3

S4

S5

C = 1

C = 3

C = 2

C = 3


40

Ejercicio 5.1.4

Considerar el puente P1, con ID=1, que tiene la misma prioridad que el resto de puentes de la LAN. En un determinado instante del funcionamiento del algoritmo del STP, suponer que este puente recibe las BPDUs que se muestran en la Figura 5.1.4:

Figura 5.1.4

1. ¿Cuál es el camino hacia el puente raíz que escogerá P1?

2. ¿Cuál será la BPDU que construirá y anunciará por sus puertos?

3. ¿Cuál será su puerto raíz? ¿Y los puertos designados?

Ejercicio 5.1.5

Un puente, A, que tiene el identificador BRIDGE_ID = 30 dispone de 8 puertos. En la Tabla 5.1.1 se pueden ver las BPDU que recibe sobre cada puerto.

Suponiendo que todos los puentes tienen la misma prioridad y que cada puerto tiene asociado un coste 1, responder a las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál es el puerto raíz del puente A? ¿Por qué?

2. ¿Cuál es el puente raíz según el puente con BRIDGE_ID = 30? ¿Por qué?

3. ¿Cuál o cuáles son los puertos designados del puente A? ¿Por qué?

4. ¿Hay algún puerto del puente A que se haya puesto en el estado de bloqueo? ¿Por qué?

5. Qué está indicando la BPDU que se recibe a través del puerto 3? ¿Y la que se recibe por el puerto 6?

No. Puerto BPDU No. Puerto BPDU

1 28.10.80 5 28.0.28

2 41.5.49 6 41.12.60

3 32.0.32 7 41.10.54

4 28.2.56 8 28.1.29

Tabla 5.1.1

P1

1

2

3

40.11.210

41.10.110

41.7.89


41

Ejercicio 5.1.6

De una red LAN conocemos el estado actual de los puentes, A y B, que tienen el identificador BRIDGE_ID = 12 y 18, respectivamente. Del estado de estos puentes conocemos las BPDUs que cada uno ha recibido recientemente por alguno de sus puertos, como se muestra en la Tabla 5.1.2.

PUENTE A

Puerto n. BPDU

1 15.15.40.1

2 23.2.30.2

3

Tabla 5.1.2

Suponiendo que todos los puentes tienen la misma prioridad y que cada puerto tiene asociado un coste 1, responder a las siguientes preguntas:

1. Dibujar la topología parcial de la red que se puede deducir a partir de la información anterior.

3. ¿Cuál es el puerto raíz del puente con BRIDGE_ID = 18? ¿Por qué?

4. ¿Cuál es el puente raíz según las BPDUs que los puentes han recibido hasta ahora? ¿Por qué?

5. Para los puentes A y B, determinar cuáles son los puertos designados y los puertos en estado de bloqueo. Razonar la respuesta.

Ejercicio 5.1.7

Considerar el puente con identificador 14 que se muestra en la Figura 5.1.5. Las BPDUs que se especifican en la figura son las que el puente recibe por sus puertos antes de definir su topología STP. Suponiendo que todos los puentes de la red tienen la misma prioridad y que el coste asociado a cada segmento es 1, indicar la topología de STP que se define en el puente 14 y a su alrededor, indicando las BPDUs que el puente envía por sus puertos una vez finalizado el cálculo del algoritmo.

Figura 5.1.5

¿Qué pasaría si los costes asociados a los enlaces no fuesen todos iguales? considerar por ejemplo que: enlaces #1, #2 y #4: coste 3; enlaces #3 y #5: coste 1.

#1

#2

#5 Bridge ID=14#3

#4

15.0.15

6.2.16

6.2.13

6.1.10

6.3.8

#1

#2

#5 Bridge ID=14#3

#4

15.0.15

6.2.16

6.2.13

6.1.10

6.3.8

PUENTE B

Puerto n. BPDU

1 12.0.12.3

2 23.2.30.2

3 25.0.25.1


42

Ejercicio 5.1.8

Considerar un switch con ID=60 que tiene activado el STP. Indicar las BPDUs de configuración que el switch recibe y/o envía por sus puertos (indicar con una flecha si salen o si llegan). Suponer que ya se ha establecido la topología de árbol y que el switch 60 dispone de la siguiente información:

Puente raíz: ID=30;

RPC=1;

Coste asociado a cada enlace: 1;

Puerto raíz: puerto 2;

Puertos en estado de bloqueo: puerto 3 y puerto 4.

En el caso que falte información para especificar las BPDUs, poner la sigla (por ejemplo, “ID puente que envía”, o “No. puerto”, o “RPC”, etc.), dejando claro que es un valor que no se puede deducir.

Ejercicio 5.1.9

Considerar la red Ethernet representada en la Figura 5.1.6, donde hay 4 conmutadores (SW) con identificador numérico indicado dentro del cuadro. Se ha aplicado el algoritmo del STP y se ha formado el árbol que se describe a continuación:

Puente raíz: SW 80

Puertos raíz (representados con un círculo rojo en la figura):

Puerto 1 del SW50; puerto 3 del SW 150; puerto 1 del SW 200.

Puertos bloqueados (representados con un símbolo de prohibición en la figura):

Puertos 3 y 4 del SW 50; puerto 2 del SW 150; puertos 2 y 3 del SW 200.

Todos los demás puertos de los conmutadores son designados.

¿Qué parámetros debe ajustar el administrador de red para que se forme la topología de árbol que se ha indicado? Justificar la respuesta.

Figura 5.1.6

SW 383 1

2 SW 383 1

2

SW 30SW 803

12

SW 803

12

SW 50312 SW 50312

34

2

5

HUB 2HUB 3

HUB 4HUB 1

s1

s5

SW 383 1

2 SW 2003 1

2

SW 80SW 803

12

SW 5031

2SW 503

12 SW 15031

234

2

5 61

HUB 2HUB 3

s2

s4

Estacions usuari

Port arrel

Port bloquejat

Estacions usuari

Port arrel

Port bloquejat

Estacions usuari

Port arrel

Port bloquejat

Estacions usuari

Port arrel

Port bloquejat

4

s3

s6

s7

s8

ROOT


43

Ejercicio 5.1.10

Describir con todo detalle el formato de una trama MAC Ethernet 802.3 (en formato hexadecimal) especificando los campos que hemos visto en clase y rellenándolos con la siguiente información:

- La trama MAC proviene de una estación con ID OUI 15 del fabricante CISCO (id: X’00044D);

- La trama MAC está dirigida a X’01-80-C2-00-00-00;

- Los datos de esta trama MAC contienen información proveniente del protocolo STP (Spanning Tree Protocol), específicamente una BPDU de configuración (recordar que tiene un tamaño de 35 bytes y que está dirigida a todos los puentes).

1. ¿A qué tipo de trama Ethernet corresponde?

2. ¿A qué tipo de destino está dirigida la trama MAC?

3. ¿Tendrá relleno? En caso afirmativo, ¿cuántos bytes?


44

5.2 Cambio de topología

Ejercicio 5.2.1

En la LAN representada en la Figura 5.2.1, considerar que los puentes con identificador B1, B2, B3, B4 tienen la misma prioridad, mientras que el puente B5 tiene la prioridad más alta.

Figura 5.2.1

Se pide:

1. Una vez implementado el STP, indicar las BPDUs que cada puente envía. Indicar los campos de la BPDU de configuración y por qué puerto/s se envía; además indicar por qué puerto de cada puente se recibe.

2. Suponer que el timer del puerto 1 de B3 expira: indicar quién ha de notificar el cambio de topología, cómo lo hace y cuál es la nueva topología que se crea.

C = 1

1

B ID=12

1

B ID=22

B ID=32 1

3

1

B ID=42

1

B ID=52

3

S1

S2S3

S4

S5

C = 3

C = 1

C = 1

C = 3


45

Ejercicio 5.2.2

Considerar la red descrita en la Figura 5.2.2:

Figura 5.2.2

Se pide:

1. Describir la topología de STP que los puentes eligen para esta red. Tener en cuenta que todos los puentes tienen la misma prioridad. En particular:

a. Indicar los puertos raíz de cada puente y sus RPC.

b. Indicar los puertos designados especificando, en los casos menos evidentes, los costes ofrecidos.

2. ¿Cómo escoge B7 su puerto de raíz?

Supongamos ahora que ocurre un fallo en el enlace entre S3 y B2.

3. ¿Cómo y quién (o quiénes) se da cuenta del fallo?

4. ¿Cómo y quién (o quiénes) empieza el proceso de cambio de topología? Describir el intercambio de BPDUs que se genera (si se quiere, se puede omitir la descripción para aquellos puentes que no intervienen directamente en el cambio de topología como, por ejemplo, B5).

S1

C=1

C=1

C=2

C=5

C=1

4 3

B ID=3 2

1

S6

S5

2

B ID=5

1

S2

S4

2

B ID=4

1

2

B ID=1

1

2

B ID=2 3

1

S3

S4

1

B9

2

S8

2

B ID=6

1

S7

S9

1

B ID=7

2

2

B ID=8

1

C=2

C=4

C=1

C=1


46

Ejercicio 5.2.3

La red mostrada en la Figura 5.2.3 es una Ethernet half dúplex a 10Mbps, en la que hay dispositivos de interconexión de todo tipo (SW=switch, P=puente, REP= repetidor, HUB).

1. Suponiendo que todos los dispositivos tienen la misma prioridad y que el coste asociado a cada salto es 1, determinar la topología que se definirá cuando se acabe de resolver el algoritmo de Spanning Tree. Indicar cuál es el dispositivo raíz y cuáles son los puertos raíz y/o designados y/o en estado de bloqueo de cada dispositivo. Indicar el RPC de cada dispositivo.

2. Usando la topología STP encontrada, indicar las BPDUs que el SW60 recibe o envía por sus puertos.

3. En relación con la topología encontrada antes, suponer ahora que el enlace entre SW60 y P30 se rompe. Describir cómo y qué dispositivos recalculan el STP, dibujar la nueva topología e indicar qué mensajes se envían y quién los envía.

Figura 5.2.3

SW

1 2 3 4

SW Id=601

2

3 4 5 6

SW Id=201

2 873 4 5 6

REP Id=151 2

HUB Id=111

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 5

HUB Id=131

2 3 4 5

A B

CD E

F

G H

I J

K L

MN

Z Y

W

X

U V

O

P

Q

A2

B2

C2 D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 100m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

P 1

2P 1

P Id=101

22

SW

1 2 3 4

SW Id=40

1 2 3 4SW Id=50

1

2 3 4 65

SW 1

2 3 4 65

SW 1

2

3 4 5 6

SW 1

2

3 4 5 6

SW 1

2 873 4 5 6

SW 1

2 873 4 5 6

REP 1 2REP 1 2

HUB 1

2 3 4 5

HUB 1

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 5

HUB Id=11

42 3 542 3 5

HUB Id=71

42 3 5

HUB Id=71

42 3 542 3 5

HUB 1

2 3 4 5

AA BB

CCDD EE

FF

GG HH

II JJ

KK LL

MMNN

ZZ YY

WW

XX

UU VV

OO

PP

QQ

A2A2

B2B2

C2C2 D2D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

HUB Id=31

2 3 4

HUB 1

2 3

HUB 1

2 32 3

R

P Id=301

22

FO 100m

FO 500mFO 100m

SW

1 2 3 4

SW

1 2 3 4

SW Id=601

2

3 4 5 6

SW Id=601

2

3 4 5 6

SW Id=201

2 873 4 5 6

SW Id=201

2 873 4 5 6

REP Id=151 2REP Id=151 2

HUB Id=111

2 3 4 5

HUB Id=111

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 5

HUB Id=11

42 3 542 3 5

HUB Id=131

2 3 4 5

AA BB

CCDD EE

FF

GG HH

II JJ

KK LL

MMNN

ZZ YY

WW

XX

UU VV

OO

PP

QQ

A2A2

B2B2

C2C2 D2D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 100m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

P 1

2P 1

P Id=101

22P Id=101

2P Id=101

22

SW

1 2 3 4

SW Id=40

1 2 3 4SW Id=50

1

2 3 4 65

SW 1

2 3 4 65

SW 1

2

3 4 5 6

SW 1

2

3 4 5 6

SW 1

2 873 4 5 6

SW 1

2 873 4 5 6

REP 1 2REP 1 2

HUB 1

2 3 4 5

HUB 1

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 542 3 5

HUB Id=11

42 3 542 3 5

HUB Id=71

42 3 542 3 5

HUB Id=71

42 3 542 3 5

HUB 1

2 3 4 5

AA BB

CCDD EE

FF

GG HH

II JJ

KK LL

MMNN

ZZ YY

WW

XX

UU VV

OO

PP

QQ

A2A2

B2B2

C2C2 D2D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

HUB Id=31

2 3 4

HUB 1

2 3

HUB 1

2 32 3

R

P Id=301

22P Id=301

2P Id=301

22

FO 100m

FO 500mFO 100m


47

Ejercicio 5.2.4

Tenemos una LAN Ethernet formada por 3 conmutadores (Sw1, Sw2 i Sw3) y 4 concentradores (HUB1, HUB2, HUB3 i HUB4) y un conjunto de equipos terminales conectados a través de estos dispositivos, tal como se muestra en la Figura 5.2.4. Sabemos que la LAN tiene el STP activado. Considerar que el coste asociado a cada dominio de colisión es 1. Desde el punto de vista del STP, suponer que todos los dispositivos de interconexión tienen asignada la misma prioridad y que el identificador original es el valor representado en el diagrama como “id”.

Figura 5.2.4

1. Completar la Tabla 5.2.1, indicando la función que hace cada puerto (# en la tabla) de cada dispositivo que participa en el STP e indicar su RPC (coste del camino a la raíz) .

ID 10 # Función ID 11 # Función ID 12 # Función

1 3 4

RPC 2 RPC 4 RPC 7

4 7

9 9

ID 13 # Función ID 14 # Función ID 15 # Función

2 1 1

RPC 6 RPC 8 RPC 3

9 7

8

ID 16 # Función

1

RPC 8

Tabla 5.2.1

Sw2id = 13

Sw2id = 13

Sw1id = 10

Sw1id = 10

Sw1id = 10

Sw1id = 10

HUB 3id = 11

HUB 3id = 11HUB 3id = 11

HUB 3id = 11

CC

AA

DD

HUB 2id = 12


HUB 2id = 12

BB

Sw3 id = 15

Sw3 id = 15

1

7 8

3

1 2

9

4

3

7 9 7

4

2

6 9

HUB 1id = 14


HUB 1id = 14

1

8

HUB 4id = 16


HUB 4id = 16

1

8

EE

4


48

2. Suponer, ahora, que el HUB3 (id=11) deja de funcionar. Indicar en la Tabla 5.2.2 cuál será la nueva topología y qué dispositivos envían la BPDU de notificación de cambio de topología y por qué puertos lo hace.

ID 10 # Función Envía BPDU de cambio de topología? (Sí o No)


1 3

RPC 2 RPC 4

4 7

9 9



4 2

RPC 7 RPC 6

9



1 1

RPC 8 RPC 3

7

8


1

RPC 8

Tabla 5.2.2


49

Ejercicio 5.2.5

Consideramos la red Ethernet representada en la Figura 5.2.5, con 7 conmutadores (SW) con identificador numérico indicado dentro del cuadro. Se ha aplicado el algoritmo del Spanning Tree y se ha formado el árbol que se describe a continuación:

Puente raíz: SW 60

Puertos raíces (representados en la figura 1 con un círculo gris):

o Puerto 2 del SW 53 - Puerto 2 del SW 50 - Puerto 3 del SW 42

o Puerto 1 del SW 80 - Puerto 1 del SW 66 - Puerto 3 del SW 38

Puertos bloqueados (representados en la figura 1 con un símbolo de prohibido):

o Puertos 1 y 3 del SW 50 - Puertos 1 y 2 del SW 38 - Puertos 2 y 3 SW 80

Todos los demás puertos de los conmutadores son designados.

Figura 5.2.5

1. ¿Qué parámetros debe ajustar el administrador de red para que se forme la topología de árbol que se

ha indicado? Justificar vuestra respuesta.

2. Suponemos ahora que, con la topología de árbol STP indicada inicialmente (punto 1), se produzca un fallo en el segmento s4. Describir, con todo el detalle necesario y con el orden correcto, los pasos que siguen el/los dispositivo/s para recuperar una topología en árbol después del fallo. También se debe indicar el nuevo árbol que se formará.

SW 383 1

2 SW 383 1

2

SW 60

SW 5331

2SW 5331

2

SW 803

12 SW 80

31

2

SW 663 1

2SW 663 1

2

SW 50312 SW 50312

SW 4231

2SW 423

1

2

34

2

5 61

HUB 1

HUB 2

HUB 3HUB 4

HUB 5

HUB 6

HUB 7

HUB 8

HUB 9

Estacions usuari

s7

s2

s8

s9

s12

s11

s1

s5s4

s10

s3

s6

Port arrel

Port bloquejat

SW 383 1

2 SW 383 1

2

SW 60

SW 5331

2SW 5331

2

SW 803

12 SW 80

31

2

SW 663 1

2SW 663 1

2

SW 50312 SW 50312

SW 4231

2SW 423

1

2

34

2

5 61

HUB 1

HUB 2

HUB 3HUB 4

HUB 5

HUB 6

HUB 7

HUB 8

HUB 9

Estacions usuari

s7

s2

s8

s9

s12

s11

s1

s5s4

s10

s3

s6

Port arrel

Port bloquejat


50

5.3 STP y aprendizaje de las direcciones MAC en las SAT de los puentes

Ejercicio 5.3.1

Figura 5.3.1

En la red de la Figura 5.3.1, los puentes usan el algoritmo del STP. El identificador del puente es el nombre del mismo puente.

El BRIDGE 1 tiene la menor prioridad de todos los puentes, mientras que los demás puentes tienen la misma prioridad.

Suponemos que los SWITCHES no implementan el STP. Se pide:

1. Indicar cuál es el puente raíz. Indicar directamente en el dibujo los costes RPC sobre cada puerto y cuál será la función de cada puerto..

2. Suponiendo que todas las estaciones envían una trama, completar las tablas SAT de los puentes. Para eso hay que tener en cuenta que los puertos que están en el estado de bloqueo no procesan las tramas de usuario. ¿En qué afecta el estado de los puertos de un puente sobre el aprendizaje de las tablas SAT de los puentes? ¿Y sobre el reenvío de las tramas de usuario?

3. Si la estación R transmite una trama a la estación, B, describir esquemáticamente los pasos que seguirá la trama y las acciones que realiza cada dispositivo.

S5 coste = 5

1

5

3

1

4

4

4

4

4

3

3

3

3

3

3

3

3

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

3

2

S1 coste = 5

S4 coste = 1

S6 coste = 5

S3 coste = 1

S2 coste = 7

BRIDGE 2

BRIDGE 1

HUB 1

HUB 3 SWITCH 1

HUB 2

SWITCH 2

BRIDGE 3

BRIDGE 4

SWITCH 3

1

2

1


51

Ejercicio 5.3.2

Tenemos la red Ethernet half dúplex de 100 Mbps de la Figura 5.3.2, en la que hay dispositivos de interconexión de todo tipo (SW=switch, P=puente, REP= repetidor, HUB).

Figura 5.3.2

1. Dibujar los dominios de colisión.


3. Una vez acabado el cálculo del STP en toda la red, la estación X transmite una trama a la estación P. Suponer que las tablas de reenvió de cada dispositivo estén completas y que ninguna otra estación de la red transmita. Describir el recorrido de esta trama hacia el destino, especificando lo que hará cada dispositivo con la trama y cuáles estaciones la reciben.

Ejercicio 5.3.3

Tenemos la red Ethernet half dúplex de 100 Mbps de la Figura 5.3.3, en la que hay dispositivos de interconexión de todo tipo (SW = switch, P = puente, REP= repetidor, HUB).

P Id=111 2

P Id=61

2

SW Id=5

1 2 3 4SW Id=8

1

2 3 4 65

SW Id=101

2

3 4 5 6

SW Id=91

2 873 4 5 6

REP Id=21 2

HUB Id=41

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 5

HUB Id=71

642 3 5

HUB Id=31

2 3 4 5

A B

CD E

F

G H

I J

K L

MN

Z Y

W

X

U V

R S T

O

P

Q

A2

B2

C2 D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

COAX 200m

P Id=111 2P Id=111 2

P Id=61

2P Id=61

2

SW Id=5

1 2 3 4

SW Id=5

1 2 3 4SW Id=8

1

2 3 4 65

SW Id=81

2 3 4 65

SW Id=101

2

3 4 5 6

SW Id=101

2

3 4 5 6

SW Id=91

2 873 4 5 6

SW Id=91

2 873 4 5 6


HUB Id=41

2 3 4 5

HUB Id=41

2 3 4 5HUB Id=1

1

42 3 5

HUB Id=11

42 3 542 3 5

HUB Id=71

642 3 5

HUB Id=71

642 3 542 3 5

HUB Id=31

2 3 4 5

AA BB

CCDD EE

FF

GG HH

II JJ

KK LL

MMNN

ZZ YY

WW

XX

UU VV

RR SS TT

OO

PP

QQ

A2A2

B2B2

C2C2 D2D2

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

CO

AX

500m

COAX 500m

COAX 200m


52

Figura 5.3.3


Una vez acabado el cálculo del STP en toda la red, la estación E transmite una trama a la estación C.

2. Describir el recorrido de esta trama hacia el destino, especificando lo que hará cada dispositivo con la trama y qué estaciones la reciben. Suponer que las tablas de reenvió de cada dispositivo estén completas y que ninguna otra estación de la red transmita.

SW

4 3 2 1

SW Id=131

2

3 4 5

SW Id=81

2 543

REP Id=151 2

HUB Id=111

2 3 4 5

A B

C

I MN

U V

E

P

Q

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 100m

CO

AX

500m

COAX 500m

P 1

2P 1

P Id=91

22

SW SW Id=10

SW Id=141

2 3 5

SW 1

2 4

SW 1

2SW

1

2

SW 1

2 3

SW 1

2 3

REP 1 2REP 1 2

HUB 1

2 3 4 5

HUB 1

2 3 4 5

HUB Id=71

Id=71

2AA BB

CC D

II

NN

UU VV

PP

QQ

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

COAX 500m

HUB Id=31

2 3

HUB 1

2 3

HUB 1

2 32 3

R

FO 100m

FO 500m

FO 500m

4 3

SW

4 3 2 1

SW

4 3 2 1

SW Id=131

2

3 4 5

SW Id=81

2 543


HUB Id=111

2 3 4 5

HUB Id=111

2 3 4 5

AA BB

CC

II MMNN

UU VV

EE

PP

QQ

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 100m

CO

AX

500m

COAX 500m

P 1

2P 1

P Id=91

22P Id=91

2P Id=91

22

SW SW Id=10

SW Id=141

2 3 5

SW 1

2 4

SW 1

2SW

1

2

SW 1

2 3

SW 1

2 3

REP 1 2REP 1 2

HUB 1

2 3 4 5

HUB 1

2 3 4 5

HUB Id=71

Id=71

2AA BB

CC DD

II

NN

UU VV

PP

QQ

FO 500m FO 500m

FO 500m

FO 500m

CO

AX

500m

COAX 500m

HUB Id=31

2 3

HUB 1

2 3

HUB 1

2 32 3

R

FO 100m

FO 500m

FO 500m

4 3


53

Ejercicio 5.3.4

Tenemos una red Ethernet half dúplex a 100 Mbps, como la mostrada en la Figura 5.3.4, en la que hay dispositivos de interconexión de todo tipo (SW=switch, P=puente, REP= repetidor, HUB).

1. Suponiendo que todos los dispositivos tienen la misma prioridad y que el coste asociado a cada salto es 1, determinar la topología que se establecerá cuando se acabe de resolver el algoritmo de Spanning Tree. Indicar cuál es el dispositivo raíz y cuáles son los puertos raíz y/o designados y/o en estado de bloqueo de cada dispositivo. Indicar el RPC de cada dispositivo.

2. Una vez acabado el cálculo del STP en toda la red, el HUB con ID = 5 queda fuera de servicio: indicar el proceso de cambio de topología que se activa y la nueva topología que se establece.

Figura 5.3.4

P id=9

P id=8

P id=3

HUB id=213 2

4 5

HUB id =63

12

4 5

13

2

1

1

2

2

3

3

L M N

O P

Q

HUB id=5 1

2

3 5

G

4

AC

D

Sw id=713 2

4

A

R

6


54

Ejercicio 5.3.5

En la LAN que se muestra en la Figura 5.3.5 los puentes tienen la misma prioridad. Se pide:

1. Encontrar la topología de árbol que resulta si todos los puentes tienen el STP activado. Indicar cuál es el puente raíz, y los puertos raíz y designados de cada puente. Indicar además el RPC de cada dispositivo.

Figura 5.3.5

2. Con respecto a las estaciones A y B, indicar como se actualizan las SAT (Source Adress Table) de cada puente una vez que la topología encontrada en el apartado 1 se ha estabilizado.

3. Teniendo en cuenta el resultado del apartado 1, supongamos que el enlace entre el puente 3 y 4 queda fuera de servicio. ¿Qué puentes se dan cuenta de esta situación y cómo reaccionan? ¿Cuál será la nueva topología de árbol? Indicar las BPDUs que se envían por todo el árbol.

Ejercicio 5.3.6

En la LAN Ethernet de 100 Mbps que se muestra en la Figura 5.3.6 los puentes tienen la misma prioridad.

Figura 5.3.6

Se pide:

1. Encontrar la topología de árbol que resulta si todos los puentes tienen el STP activado. Indicar cuál es el puente raíz y los puentes designados, y los puertos de raíz y designados de cada puente. Indicar además el RPC de cada dispositivo.

ID_bridge = 5

#1 #2

C=3

#3

#4

ID_bridge = 1

#1

#2

#3

ID_bridge = 3

#1 #2

#3

ID_bridge = 2

#1

#2

#3

ID_bridge = 4

#1

#2 #3

C=1

C=2

C=1

C=1 C=1

C=1

C=2

Estac. A

Estac. B

ID_bridge = 1

#1#2

C=1

#3

#4

ID_bridge = 2#1#2

#3

ID_bridge = 3

#1#2

#3

ID_bridge = 5

#1

#2

#3

ID_bridge = 4

#1#2

#3

C=1

C=1

C=1

C=1C=1

C=2

C=1

Estac. A

Estac. B

ID_bridge = 1

#1#2

C=1

#3

#4

ID_bridge = 2#1#2

#3

ID_bridge = 3

#1#2

#3

ID_bridge = 5

#1

#2

#3

ID_bridge = 4

#1#2

#3

C=1

C=1

C=1

C=1C=1

C=2

C=1

Estac. A

Estac. B


55



Ejercicio 5.3.7

Supongamos tener la LAN Ethernet de 100 Mbps que se muestra en la Figura 5.3.7, en donde los puentes tienen la misma prioridad.

1. Encontrar la topología de árbol que resulta si todos los puentes tienen el STP activado. Indicar quién es el puente raíz y los puentes designados, y los puertos de raíz y designados de cada puente. Indicar además el RPC de cada dispositivo.



Figura 5.3.7

ID_bridge = 1

#1#2

C=1

#3

#4

ID_bridge = 2#1#2

#3

ID_bridge = 3

#1#2

#3

ID_bridge = 5

#1

#2

#3

ID_bridge = 4

#1#2

#3

C=1

C=1

C=1

C=1C=1

C=1

C=2

Estac. A

Estac. B

ID_bridge = 1

#1#2

C=1

#3

#4

ID_bridge = 2#1#2

#3

ID_bridge = 3

#1#2

#3

ID_bridge = 5

#1

#2

#3

ID_bridge = 4

#1#2

#3

C=1

C=1

C=1

C=1C=1

C=1

C=2

Estac. A

Estac. B


56

Ejercicio 5.3.8

Considerar la red Ethernet half dúplex de la Figura 5.3.8, donde la tasa de transmisión es de 10 Mbps.

Figura 5.3.8

1. ¿Cuántos dominios de colisión hay? Indicarlos en el dibujo, incluyendo los dispositivos que forman parte de cada dominio.

Considerar que los dispositivos disponen de la información siguiente:

Dispositivo Puente ID=10 Puente ID=12 Puente ID=13 Puente ID=14Puerto 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Coste asociado 1 5 1 5 1 1 1 1 1 5 5 1

2. Suponer que todos los dispositivos tienen la misma prioridad. Especificar la topología en árbol que se forma después que todos los dispositivos implicados hayan calculado el algoritmo del Spanning Tree Protocol. Completar la tabla con la información adecuada para cada dispositivo, tal como se indica en la primera fila de ejemplo (se deben añadir tantas filas como dispositivos sean necesarios).

Dispositivo Root Path Cost Número de puerto y tipo

Puente ID=1 15 Puerto 1: ...; Puerto 2: ...; Puerto 3: ...;

Puerto 4: ...; Puerto 5: ....

3. Suponer que la estación A envía una trama a la estación R. Describir el recorrido que hace la trama, a qué dispositivos de la red llega y todas las acciones que desarrolla cada dispositivo. Suponer que la dirección de la estación destino ya está correctamente aprendida por los puentes.

4. Suponer que el nivel de red (IP) de la estación A tiene un paquete de datos con una longitud de 2000 bytes para enviar al nivel par de la estación B. Detallar todo lo que se sabe relacionado con esta comunicación entre niveles pares de los dos sistemas remotos. Suponer que el medio no introduce errores de transmisión y que ninguna otra estación esté enviando.

Pont ID=1012

3

Pont ID=141 23 Pont ID=121 2

3

Pont ID=132 1 3

HUB ID=2

HUB ID=6

HUB ID=15

HUB ID=20

O

L MN

PQF

G

H

A

C

D

E

B

I

R

S

T

UV

Pont ID=1012

3

Pont ID=141 23 Pont ID=121 2

3

Pont ID=132 1 3

HUB ID=2

HUB ID=6

HUB ID=15

HUB ID=20

O

L MN

PQF

G

H

A

C

D

E

B

I

R

S

T

UV

Interconexión de redes Tema 6 LAN Virtuales

57

6 LAN VIRTUALES

6.1 Dominios de colisión y de broadcast; tipos de enlaces VLAN

Ejercicio 6.1.1

1. En relación a las redes mostradas a continuación, determinar el/los dominio/s de colisión y de broadcast de nivel 2. Considerar que la red es half dúplex.

2. ¿Cómo podemos configurar las VLANs representadas en cada escenario?

3. Determinar el tipo de enlace (acceso, troncal, híbrido) en cada escenario.

Figura 6.1.1

Figura 6.1.2


HubHubHubHub

F.O. 500 m

UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m UTP

80 m

UTP 50 m

UTP 50 m

UTP 25 m


UTP 25 m

UTP 50 m

UTP 50 mUTP

50 m

UTP 100 m



UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 70 m

VLAN 2

VLAN 2

VLAN 3

VLAN 3


HubHubHubHub


UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m

UTP 100 m

UTP 80 m

UTP 50 m

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m


VLAN 3

VLAN 2


58

Figura 6.1.3

Figura 6.1.4


HubHubHubHub


UTP 70 m

UTP 50 m

UTP 25 m

F.O. 500 m

UTP 100 m

UTP 80 m

UTP 50 m

UTP 100 m

UTP 70 m UTP

50 m


VLAN 3

VLAN 2

VLAN 2


A

B

C

D

E

G

F

50 m 100 m

50 m

50 m

100 m

150 m 150 m

200 m

150 m

300 m


A

B

C

D

E

G

F

50 m 100 m

50 m

50 m

100 m

150 m 150 m

200 m

150 m

300 m

VLAN 2 VLAN 3

VLAN 3


59

Ejercicio 6.1.2

Consideremos las configuraciones de red que se muestran en la Figura 6.1.5 y en la Figura 6.1.6 y, para cada una, contestar a las siguientes preguntas.

1. ¿Qué tipos de enlaces hay entre los conmutadores?

2. ¿Cómo se pueden configurar los dispositivos (finales y/o de interconexión) para que las VLANs funcionen?

Figura 6.1.5

Figura 6.1.6

SW4

SW1

SW2 SW3

B C ED

F G H I L M N O P Q R S T U

#1

#1 #1

#2

#2

#3

A


60

Ejercicio 6.1.3

Consideremos la red Ethernet de la Figura 6.1.7, donde se ha calculado la topología STP y se han configurado las VLANs siguientes:

VLAN 2: estaciones conectadas a los HUBs 1, 2, 3, 5, 9;

VLAN 3: estaciones conectadas a los HUBs 1, 2, 6, 7;

VLAN 4: estaciones conectadas a los HUBs 3, 4, 7, 8, 9, 10.

Figura 6.1.7

1. Si la estación C tiene una trama para enviar en broadcast en el instante t=0, describir el recorrido que hace la trama hasta llegar al destino y detallar lo que hace cada dispositivo de interconexión por el que pasa la trama. Suponer que el canal está libre en t=0 y que las SAT están llenas.

2. Teniendo en cuenta los datos del apartado 1, ¿cuándo puede enviar la estación A una trama hacia la estación B (dentro de la VLAN4) sin que haya colisión con la trama de l estación C? Tan sólo indicar fórmulas con los parámetros necesarios y con los comentarios oportunos.

SW 30

SW 533

12

SW 803

12

SW 6631

2

SW 423 1

2

34

2

5 6

1

HUB 1

HUB 2

HUB 3HUB 4

HUB 5

HUB 6

HUB 7

HUB 8

HUB 9

Estacions de VLAN 2

Estacions de VLAN 3

Estacions de VLAN 4

s7

s2

s9

s1

s5s4

s10

s3

s6

Estació A

Estació B

Estació C

HUB 10


61

Ejercicio 6.1.4

Consideremos la red Ethernet de la Figura 6.1.8, donde se ha calculado la topología STP y se han configurado las VLANs indicadas.

Figura 6.1.8

Indicar en la Tabla 6.1.1 los tipos de enlaces que hay (acceso, troncal, híbrido), si las tramas viajan con etiquetas o no, y qué dispositivos son VLAN-aware. Recordar que, si por un enlace no pasa tráfico VLAN, no tenéis que poner nada en la tabla para aquel enlace.

Tipus d’enllaç Trames etiquetades? Dispositius VLAN-aware?

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

Tabla 6.1.1

SW 803

2 SW 803

2

s1s2

s4

s6

s3

SW 803

2 SW 113

2 SW 4231

2SW 423

1

2SW 423

1

2SW 73

1

2SW 603

4

2

5 61

SW 934

2

5 61

HUB 4

HUB 1HUB 2

HUB 6

HUB 5

HUB 3HUB 3

s5

VLAN 2 i 3

VLAN 3 i 4

Estacions de VLAN 2

Estacions de VLAN 3 Estacions de VLAN 4

Estacions no asignades a cap VLAN

HUB 3HUB 3

s7


62

Ejercicio 6.1.5

Considerar la red Ethernet de la Figura 6.1.9, donde hay un conmutador (switch) y dos concentradores (HUB). Supongamos que, como administradores de red, tenéis que configurar los equipos para formar las VLANs indicadas en la figura.

Figura 6.1.9

1. Completar la Tabla 6.1.2, indicando qué enlaces son de acceso, cuáles son troncales y cuáles híbridos, según vuestra configuración. Además, indicar qué equipos tienen que ser VLAN-aware.

Enllaços d’accés Enllaços troncals Enllaços híbrids

Equips VLAN-aware

Tabla 6.1.2

2. Indicar qué mecanismos de reenvío puede usar el switch de esta red. Razonar la respuesta.

3. Supongamos que la estación A envía una trama MAC con dirección broadcast en el instante t=0. ¿Qué dispositivos la reciben y procesan?

4. Con respecto al punto 3, ¿qué dispositivos pueden transmitir al mismo instante que A?.


63

6.2 Comunicación entre VLANs

Ejercicio 6.2.1

Considerar los siguientes escenarios y contestar a las preguntas que se plantean a continuación:

Figura 6.2.1

1. Suponiendo que las estaciones desde A hasta a I pertenecen a la VLAN 2 y el resto de las estaciones a la VLAN 3, ¿qué tipo de enlace hay entre SW2 y el puente, y qué tipo entre SW2 y SW3? ¿Por cuales enlaces es necesario que las tramas estén etiquetadas?

2. Supongamos ahora que las estaciones A, B, C, D, E, F, G, H, I, R y S deben formar parte de la VLAN2 y que el resto forman parte de la VLAN 3. ¿Qué tipo de enlaces hay entre los switches? ¿Qué switches deben cumplir el estándar IEEE 802.1Q?

3. En el caso anterior, si la estación P es un servidor web que debe ser accesible por las estaciones A, H y O, ¿Qué soluciones existen para hacer posible este acceso? Describir el proceso de transmisión de las tramas/paquetes por la red en cada caso.

HUB

SW1

PONT SW2

REPETIDOR

a b c d

gfe h i

l

no

m

FO

50

0 m

COAX 500 m FO 500 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 100 m

FO

50

0 m

1 2

SW3

p q

r

s

HUB

SW1

PONT SW2

REPETIDOR

a b c d

gfe h i

l

no

m

FO

50

0 m

COAX 500 m FO 500 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 100 m

UTP 100 m

FO

50

0 m

1 2

SW3

p q

r

s


64

Ejercicio 6.2.2

Considera la Figura 4.4.1 y contesta a las siguientes preguntas.

Figura 6.2.2

1. Queremos que la impresora sea accesible tan sólo por los equipos de la VLAN 2 y de la VLAN 4. ¿Qué configuración veis posible? Tenéis que especificar todo lo que creáis oportuno para que se entienda vuestra configuración, teniendo en cuenta que los conmutadores disponen de hasta 96 puertos 10-100-1000Base-T, y que no hay HUBs en esta topología.

Consideremos que la utilización de los enlaces es del 100% de la capacidad de los mismos, y que el 10% del tráfico generado por los dispositivos de VLAN 2 y VLAN 4 va hacia la impresora. El resto del tráfico generado en la red va hacia el router. Consideremos que la imp0072esora no genera tráfico.

2. ¿Cuál es la capacidad del enlace entre SW1 y la impresora para que no haya cuello de botella a la hora de imprimir?

3. ¿Cuál es la capacidad del enlace entre SW1 y SW2 para que no haya cuello de botella?

4. ¿Cuál es la capacidad del enlace entre Sw2 y Router para que no haya cuello de botella?

5. Volver a dimensionar los enlaces entre Router-SW2 y entre SW2-SW1 para que no haya cuello de botella, teniendo en cuenta que:

la utilización de los enlaces de los usuarios finales está al 100% de su capacidad;

el 60% del tráfico generado por los equipos de la VLAN2 y la VLAN 4 va a hacia el router, el 10% hacia la impresora y el resto se queda en la VLAN;

la impresora no genera tráfico;

el 90% del tráfico generado por los equipos de la VLAN 3 va hacia el router y el resto se queda en la VLAN;

desde el router hacia el SW2 entran 100Mbps hacia la VLAN2, 70 Mbps hacia la VLAN 3 y 300Mbps hacia la VLAN4 (se reparten entre todos los equipos de cada VLAN);

el router dispone de 10 puertos 10-100-1000Base-T.

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 196 puertos

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

20 PC 10Base‐T

VLAN 2

A

20 PC 10Base-T VLAN 3

Impressora10‐100‐1000Base‐T

A

30 PC 10Base‐TVLAN 4

UPLINK HACIA EL ROUTER

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 296 puertos

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

30 PC 10Base‐TVLAN 4

A

30 PC 10Base-TVLAN 3

30

30

20

30

20


65

Ejercicio 6.2.3

Tenemos dos ordenadores, A y B, que implementan los siguientes protocolos a nivel de RED: IP, IBM NetBIOS. Ambos ordenadores disponen de una tarjeta de red Ethernet 10baseT y están conectados a través de un Switch VLAN-aware, como se muestra en la Figura 6.2.3.

Figura 6.2.3

La entidad de protocolo IP del sistema A recibe una petición de servicio de envío de una IP_SDU de 2000 bytes al usuario del servicio IP del sistema B. Considerar que el protocolo IP no usa los servicios del nivel LLC sino que usa directamente los servicios del nivel MAC. Recordar que el nivel de red es el encargado de fragmentar los datos según la MTU de la red y que la cabecera IP es de 20 bytes.

1. Se han configurado las VLAN de manera que el sistema A pertenece a las VLAN 2 y 3, mientras que el sistema B pertenece a las VLAN 2. Describir el formato de la trama Ethernet que A envía a B y la que recibe B: ¿en qué difieren? ¿Cuál es la dirección IP origen y destino que aparece en los paquetes?

2. Si ahora las VLAN se han configurado de manera que el sistema A pertenece a la VLAN 3 y B a la VLAN 2, describir el formato de la trama Ethernet que A envía a B y la que recibe B. ¿En qué difieren? ¿Cuál es la dirección IP origen y destino que aparece en los paquetes? ¿Qué es lo que ha cambiado con respecto a la situación de antes y por qué?

SW 216 puertos

10 ‐100‐1000 Base‐TA B

Interconexión de redes Tema 7 Fast y Gigabit Ethernet

67

7 FAST Y GIGABIT ETHERNET

7.1 Eficiencia de canal y eficiencia de trama

Ejercicio 7.1.1

Sin tener en cuenta el mecanismo de acceso, queremos evaluar la eficiencia de canal desde el punto de vista del usuario del servicio MAC en las situaciones siguientes:

1. Ethernet 10Mbps

2. Fast Ethernet

3. Gigabit Ethernet

4. Gigabit Ethernet con frame bursting:

a) Ráfaga de 2 tramas

b) Ráfaga de tantas tramas mínimas cuántas quepan seguidas dentro del mismo burst

5. Gigabit Ethernet full dúplex con Jumbo frame una trama con un campo de datos de máximo 9000 bytes (en lugar de 1500 bytes)

Considerar una longitud de los datos útiles de 46 bytes y de 1500 bytes (evaluar los dos casos).

Tener en cuenta los siguientes parámetros:

IFG = 96 tiempos de bit

Trama de longitud mínima (desde el campo de dirección MAC hasta el CRC) = 64 bytes (puntos 1 y 2); 512 bytes (punto 3, 4 y 5)

Trama de longitud máxima (desde el campo de dirección MAC hasta el CRC) = 1518 bytes (puntos 1, 2, 3 y 4); 9018 bytes (5)

Preámbulo + SFD = 8 bytes

L = 1500 bytes L = 46 bytes Ethernet

Fast Ethernet

Giga

bit

Ethe

rnet

Sin Frame Bursting

Con Frame Bursting

a) b)

Jumbo Frame Máxima longitud de trama


68

Ejercicio 7.1.2

Desde una estación, A, se quiere transmitir un paquete IP de 512 bytes (tamaño total). La estación tiene una interficie de red (NIC) Ethernet que cumple el estándar IEEE 802.3 (10Base-T a nivel físico), también implementa el estándar IEEE 802.2. La transmisión de los paquetes IP se realiza a través de los servicios que proporciona la capa LLC. Estimar la eficiencia que tendrá la transmisión, suponiendo que ninguna otra estación transmite, y que A genera paquetes con una tasa de 100 paquetes por segundo.

1. ¿Qué tipo de tramas Ethernet se pueden usar en este escenario?

2. Primero describir el proceso de envío del paquete IP detallando las primitivas de servicio que se usan en cada sub-nivel y las PDU que se intercambiarán éstos con los sub-niveles pares.

3. Calcular la eficiencia de la comunicación desde el punto de vista de un usuario del servicio de la capa MAC y desde el punto de vista de un usuario del servicio de la capa LLC.

4. Calcular la eficiencia de la trama MAC y la eficiencia de la trama LLC.

Ejercicio 7.1.3

Considerar una estación de usuario con interfaz Gigabit Ethernet y con protocolo de red IP (considerar 20 bytes de cabecera por cada paquete IP). La entidad de nivel 3 ha de ofrecer el servicio de transferencia de datos para una RED-SDU de 4800 bytes. Evaluar la eficiencia del canal desde el punto de vista de:

1. Usuario del servicio LLC

2. Usuario del servicio MAC (no se aplica ninguna técnica para mejorar la eficiencia: ni frame bursting, ni jumbo frames)

3. Usuario del servicio físico

Ejercicio 7.1.4

Una estación A, tiene un paquete IP de 57 bytes (longitud total) para transmitir. La estación A tiene una interfaz de red (NIC) Fast Ethernet que cumple el estándar IEEE 802.3 (100Base-T4 a nivel físico), y el nivel MAC ofrece sus servicios a la capa LLC 802.2.

Suponer que tan sólo la estación A transmite paquetes y que esta estación genera 10 paquetes cada segundo.

1. Describir todo el proceso de envío de un paquete IP, con todo el detalle de las primitivas de servicio que cada subnivel utiliza y las PDUs que cada capa intercambia con su nivel par.

2. Calcular la eficiencia de la comunicación desde el punto de vista de un usuario del servicio de la capa MAC y desde el punto de vista de un usuario del servicio de la capa LLC.

3. Calcular la eficiencia de la trama MAC y la eficiencia de la trama LLC.


69

Ejercicio 7.1.5

Un equipo terminal de usuario (PC) se comunica con una impresora a través de Ethernet 10Base-T. Los dos equipos disponen de una pila de protocolos con los estándares de LAN IEEE 802.3 y IEEE 802.2 para los niveles físico y de enlace, y de la familia de protocolos TCP/IP para los niveles de red y superiores. Consideremos una de las unidades de datos del nivel IP, que en el instante t = 0 seg el PC quiere transmitir a la impresora.

Datos: Dirección IP del PC: 147.83.115.20 Dirección IP de la impresora: 147.83.115.10 Dirección MAC del PC: 00E018-0A5A12 Dirección MAC de la impresora: 000628-386ADC Longitud del paquete IP (total): 580 bytes

1. ¿Qué primitiva de servicio usará el subnivel LLC para pedir al subnivel MAC el servicio de transmisión de la L-PDU relacionada con la transmisión del paquete IP? Indicar detalladamente el contenido de la L-PDU y de la MAC-PDU.

2. ¿Cómo se garantiza que la impresora reciba correctamente los datos enviados por el PC? Indicar las diferentes soluciones que podemos aplicar según los diferentes protocolos de la arquitectura.

3. ¿Cuál es la eficiencia del canal desde el punto de vista del usuario del servicio de la capa MAC? (tener en cuenta los datos indicados en el enunciado).

Ejercicio 7.1.6

Sin tener en cuenta el mecanismo de acceso, queremos evaluar la eficiencia de canal desde el punto de vista del usuario del servicio MAC en las situaciones siguientes:

1. Ethernet 10Mbps

2. Fast Ethernet

3. Gigabit Ethernet

4. Gigabit Ethernet con frame bursting

5. Gigabit Ethernet full dúplex con Jumbo frame

Considerar que el nivel de red tiene que enviar datos (IP-SDU) y que, si fuese necesario, se encargará de fragmentar sus datos para adaptarlos al medio físico (Gigabit Ethernet); a continuación tenéis las longitudes de los datos (evaluar los tres casos): 5000 bytes, de 4600 bytes y de 4430 bytes.

Tener en cuenta los siguientes parámetros:

IFG = 96 tiempos de bit

Trama de longitud mínima (desde el campo de dirección MAC hasta el CRC) = 64 bytes (puntos 1 y 2); 512 bytes (puntos 3 y 4)

Trama de longitud máxima (desde el campo de dirección MAC hasta el CRC) = 1518 bytes (puntos 1, 2, 3 y 4); 9018 bytes (punto 5)

Preámbulo + SFD = 8 bytes

Cabecera IP = 20 bytes


70

7.2 Arquitectura de red y primitivas de servicio

Ejercicio 7.2.1

Una estación A está conectada al puerto 1 de un switch; la estación B está conectada al puerto 2 del mismo switch (ver figura inferior). Este switch tiene otros 4 puertos que, para este ejercicio, no nos interesan.

La tarjeta de red Ethernet IEEE 802.3 de la estación A puede trabajar hasta 1 Gbps en modo half dúplex. La estación B tiene una tarjeta de red Ethernet IEEE 802.3 y puede trabajar hasta 100 Mbps en modo full dúplex. El switch tiene interfaces de red Ethernet IEEE 802.3 en todos sus puertos, los cuales pueden trabajar hasta 1 Gbps en modo full dúplex.

1. ¿Cuántos dominios de colisión hay en toda la red? ¿En qué modo de transmisión y a qué velocidad se trabaja sobre cada enlace (ASwitch y BSwitch)?

Supongamos que el nivel de red de la estación A tenga listo un paquete de 400 bytes para transmitir a la estación B. Si sabemos que estos dispositivos tienen una arquitectura según los estándares IEEE 802.3 con 802.2, se pide:

2. Describir las primitivas de servicio que se usan en cada nivel relacionadas con la transferencia del paquete hasta B, suponiendo que el puerto 2 del switch está recibiendo tramas PAUSE procedentes de la estación B continuamente. ¿El nivel de red de la estación A se dará cuenta si sus datos han sido transmitidos y si se han recibido en el destino? ¿Cómo? Donde pueda ser útil considerar: dirección SAP = 46, dirección MAC_A =A1, dirección MAC_B = B2.

3. Detallar las tramas MAC IEEE802.3 que se generan y que se reciben en cada dispositivo.

Supongamos ahora que el nivel de transporte de A haya solicitado un servicio al nivel de red para la transferencia hacia B de una ráfaga de 6 segmentos UDP de 300 bytes cada uno y que A usa el mecanismo de frame bursting. Consideremos también, que en caso necesario, la función de fragmentación se realiza en el nivel de red. Se pide:

4. ¿Cuál es la eficiencia de la transmisión desde el punto de vista del usuario del servicio MAC de la estación A?

Suponiendo que el nivel MAC de la estación A hace el primer intento de transmisión en el instante t = 0 y que el switch tiene una trama lista para enviar hacia A en el instante t = 13,8 µs.

5. ¿En qué instante el nivel MAC de la estación A recibe la trama que le envía el switch? Considerar un retardo de propagación de 0,556 µs cada 100 metros para el cable UTP y un retardo de NIC de 0,5 µs.

100m UTP

SWITCH #1 #2 #3 #4 #5 #6

A B

100m UTP


71

Ejercicio 7.2.2

Tenemos dos sistemas, A y B, que implementan los siguientes protocolos a nivel de RED: IP, IBM NetBIOS. Ambos sistemas usan la tecnología Gigabit Ethernet 1000baseT en half-dúplex. Además, los dos sistemas están directamente conectados a un Switch.

Sabemos que las direcciones SAP para IP y NetBIOS son (en hexadecimal):

Dirección SAP (IP) = 06

Dirección SAP (IBM NetBIOS) = F0

Y que las direcciones MAC (OUI_dispositivo en hexadecimal) son:

Dirección MAC (sistemaA) = cisco_E2 BD 09

Dirección MAC (sistemaB) = 3com_FF F3 F8

El nivel 3 del sistema A tiene una RED-SDU de 3000 bytes para enviar al sistema B. Recordar que el nivel 3 es el encargado de fragmentar los datos para que se ajusten a los tamaños máximos permitidos en las capas inferiores. Recordar además que el protocolo IP añade una cabecera de 20 bytes sobre los datos que debe enviar.

Describir paso a paso, cómo se realiza esta transferencia de datos desde que la entidad de protocolo IP del sistema A los envía, hasta que la entidad de protocolo IP del sistema B los recibe. Tener en cuenta los protocolos que se usan en cada nivel y el formato de PDU correspondiente, los servicios que cada entidad puede ofrecer y las primitivas de servicio que se utilizan.

Ejercicio 7.2.3

Consideremos la figura de la página siguiente donde se representa la arquitectura de una red Gigabit Ethernet Half-Dúplex: responder a las preguntas que indicamos a continuación. Suponer que el canal no introduce errores y que no hay otras transmisiones en toda la red.

1. ¿Qué tipo de dispositivos pueden tener la arquitectura representada en el punto 1 de la figura?

2. Dibujar la MAC-PDU (punto 2 de la figura) con todos los detalles (donde sea posible, aplicar los valores que se indican como datos).

3. Completar la parte del esquema correspondiente al punto 3 con las dos primitivas que faltan, junto con sus parámetros.

4. Calcular la eficiencia del canal Gigabit Ethernet Half-Dúplex desde el punto de vista del usuario del servicio de la capa MAC.

Cabecera IP 20 Bytes Datos [Red-SDU]


72

Estació A Estació B1

XARXA LLC MAC XARXALLCMACMACPHY MEDI

DE

TRANSMISSIÓ

MAC

Lògica de reenviam

ent

RED‐PDU

(400 bytes)

DL_UNITDATA.request (DSAP i DMAC, SSAP i SMAC, LLC‐SDU) MA_DATA.reques

t(DMAC, MAC‐SDU)

2

MAC‐PDU Enviament de la MAC‐PDU

3

Dades per completar les preguntes:

DSAP: 71 SSAP: 71 DMAC (@MAC destí): Cisco_3a 45 f0 SMAC (@MAC origen): 3com_41 83 a9

PHY PHY PHYMEDI

DE

TRANSMISSIÓ

Enviament de la MAC‐PDU

Interconexión de redes Tema 8 LAN inalámbricas

73

8 REDES DE ÁREA LOCAL INALAMBRÍCAS

8.1 Dominio de colisión en WLAN y configuración de canales

Ejercicio 8.1.1

Considerar la configuración en modo infraestructura representada en la Figura 8.1.1(a). Suponer que hay 3 estaciones asociadas al AP1, 5 estaciones asociadas al AP2 y 5 al AP3. El alcance (o cobertura) de cada AP es de 100m. La sala donde se encuentran tiene una superficie de 140x200m. Tanto los APs como las estaciones trabajan con tarjetas IEEE 802.11b, método de acceso distribuido y con DSSS a nivel físico.

1. ¿Cómo se deben configurar los canales en que trabajan los tres AP para que los usuarios asociados a diferentes AP puedan trabajar sin interferirse entre ellos?

2. Si la estación 4 (AP2) debe enviar unos datos a la estación 5 (AP2) en el mismo instante de tiempo en que la estación 2 (AP1) debe enviar unos datos a la estación 1 (AP1), ¿cómo accede al medio la estación 4? ¿Hay conflicto? ¿Quién transmite primero y cuándo puede transmitir la otra estación? ¿Por qué?

Figura 8.1.1(a) Figura 8.1.1(b)

Ejercicio 8.1.2

Considerar la configuración en modo infraestructura representada en la Figura 8.1.1(b). Suponer que hay 5 estaciones asociadas al AP1 y 7 estaciones asociadas al AP2. El alcance (o cobertura) de cada AP es de 100m. La sala donde se encuentran tiene una superficie de 140x200m. Tanto los APs como las estaciones trabajan con tarjetas IEEE 802.11b, método de acceso distribuido y con DSSS a nivel físico. Los dos APs han sido configurados para que trabajen en el mismo canal 11.

1. Si la estación 4 (AP2) debe enviar unos datos a la estación 12 (AP2) en el mismo instante de tiempo en que la estación 2 (AP1) debe enviar unos datos a la estación 3 (AP1), ¿cómo acceden al medio? ¿Hay conflicto? ¿Quién transmite primero y cuándo puede transmitir la otra estación? ¿Por qué?

AP1

AP

2

AP3

1

2

3

4

5

6

7

8 9

10

1112

13

AP1

AP

2

1

2

3

4 5

6

9

87

10

11

12


74

Ejercicio 8.1.3

Para una red 802.11b en modo infraestructura y DCF donde hay 18 APs que ofrecen una cobertura conjunta que permite cubrir la planta de una sala grande (tal como se muestra en la figura 8.1.2), se quieren planificar las frecuencias, es decir, se quieren asignar los canales a cada AP de forma que no interfieran entre ellos. Para eso se ha de tener en cuenta las restricciones de uso de canales adyacentes en IEEE802.11b.

¿Cuál será la planificación óptima para este escenario?

Figura 8.1.2

Ejercicio 8.1.4

Para una red 802.11b en modo infraestructura y DCF donde hay 19 APs que ofrecen una cobertura conjunta que permite cubrir la planta de un museo (tal como se muestra en la figura 8.1.3), se quieren planificar las frecuencias, es decir, se quieren asignar los canales a cada AP de forma que no interfieran entre ellos. Para eso se ha de tener en cuenta las restricciones de uso de canales adyacentes en IEEE802.11b y las características de las paredes y obstáculos existentes.

¿Cuál será la planificación óptima para este escenario?

Figura 8.1.3

YAP1

YAP2

YAP3

YAP4

YAP5

YAP8

YAP14

YAP20

YAP9

YAP15

YAP21

YAP10

YAP16

YAP22

YAP11

YAP13

YAP19

YAP17

YAP18

Y: Punt d’accés sense fils

Zona de cobertura del punt d’accés sense fils

YAP6

YAP12

YAP7

YAP25

YAP26

YAP27

YAP24

YAP23

YAP1

YAP2

YAP3

YAP4

YAP5

YAP8

YAP14

YAP20

YAP9

YAP15

YAP21

YAP10

YAP16

YAP22

YAP11

YAP13

YAP19

YAP17

YAP18



YAP6

YAP12

YAP7

YAP25

YAP26

YAP27

YAP24

YAP23

YAP1

YAP2

YAP3

YAP4

YAP5

YAP6

YAP11

YAP17

YAP7

YAP12

YAP18

YAP8

YAP13

YAP19

YAP9

YAP10

YAP16

YAP14

YAP15

Mur amb una gran atenuació a la banda de freq. de 802.11b



YAP1

YAP2

YAP3

YAP4

YAP5

YAP6

YAP11

YAP17

YAP7

YAP12

YAP18

YAP8

YAP13

YAP19

YAP9

YAP10

YAP16

YAP14

YAP15

Mur amb una gran atenuació a la banda de freq. de 802.11b




75

8.2 Mecanismo de acceso al medio y eficiencia

Ejercicio 8.2.1

Considerar una red WLAN 802.11b en modo infraestructura donde hay dos estaciones (A y B) y un Access Point (AP). El radio de cobertura (o alcance) de todos los dispositivos es de 100 metros.

La estación A está a una distancia de 60 metros del AP; B a 90 metros del AP; A y B a 150 metros una de la otra. Considerar una velocidad de propagación por el aire de 300 metros/µs.

Teniendo en cuenta que se aplica el mecanismo CSMA/CA con RTS/CTS, considerar que en el instante t=0 la estación A quiere transmitir una trama a la estación B y que en el instante t=26 µs la estación B quiere transmitir una trama a la estación A. Suponer que las tramas que se envían son de 1045 bytes, el RTS de 20 bytes, el CTS y el ACK de 14 bytes. Considerar que todas las transmisiones se hacen a una tasa de 11 Mbps (sin hacer distinción entre la velocidad de transmisión de la cabecera PHY y los datos). Además, por simplicidad, considerar que el preámbulo y la cabecera PLCP tengan longitud nula.

Considerar los siguientes valores para los intervalos IFS (Inter Frame Space):

DIFS = 50 µs tiempo durante el cual se escucha el canal antes de transmitir un RTS

SIFS = 10 µs tiempo durante el cual se escucha el canal antes de transmitir un CTS, un ACK o la trama de datos

Considerar los siguientes valores para el backoff:

Estación A = 150 µs

Estación B = 180 µs

AP = 140 µs

Para calcular los tiempos, se aconseja usar valores con precisión de centésimas de µs.

1. ¿En qué instante la estación A recibe el CTS? ¿Qué dispositivo de la red lo envía? Razonar la respuesta.

2. ¿En qué instante la estación A inicia la transmisión de su trama de datos? ¿Hay colisión? ¿Con qué trama? Razonar la respuesta.

3. ¿En qué estado encuentra el canal la estación B en el instante en que ésta quiere transmitir? Razonar la respuesta.

4. ¿Cuándo puede empezar a transmitir su trama de datos la estación B? Razonar la respuesta.


76

Ejercicio 8.2.2

Queremos evaluar la eficiencia de canal de un sistema de comunicaciones basado en IEEE802.11. Para ello simplificamos el escenario considerando sólo la comunicación entre dos equipos (una estación y un punto de acceso) que están trabajando en modo infraestructura con MAC en modo DCF. Teniendo en cuenta los parámetros de funcionamiento especificados en el estándar, calcular la eficiencia de canal con respecto al usuario del servicio MAC cuando la estación transmite de forma continuada tramas de datos.

Los datos que hemos de tener en cuenta son los siguientes:

DATOS:

Longitud MAC-PDU de control RTS: 20 bytes;

Longitud MAC-PDU de control CTS y ACK: 14 bytes;

Tiempo de propagación menospreciable;

Longitud cabecera MAC para tramas de datos: 34 bytes;

Preámbulo PLCP: 144 µs;

Cabecera PLCP: 48 µs;

SIFS: 10 µs; DIFS: 50 µs.

Completar la Tabla 8.2.1 con los valores de eficiencia encontrados para los casos que se plantean: envío de los datos sin o con intercambio de RTS/CTS; envío de MAC-SDU de 50 bytes o 1500 bytes; tasa de transmisión (para MAC PDU!) de 1 Mbps o 11 Mbps.

Capacidad Tamaño datos Sin RTS/CTS Con RTS/CTS

R=1 Mbps

1500 bytes

50 bytes

R=11 Mbps

1500 bytes

50 bytes

Tabla 8.2.1


77

Ejercicio 8.2.3

Un sistema formado por dos estaciones (A y B) y un Access Point (AP), están configurados para trabajar en modo infraestructura con el estándar IEEE 802.11b a 1 Mbps. Sabemos que el tiempo de propagación entre el AP y las dos estaciones es de 0,1 µs, mientras que el tiempo de propagación entre las dos estaciones es de 0,15 µs. Todos están al alcance el uno del otro y están configurados para utilizar el mecanismo RTS/CTS para cada nuevo envío. Si el instante en que el nivel MAC de cada dispositivo recibe una petición de transmisión de una nueva SDU es tAP = 100 µs para el AP, tA = 0 µs para A, y tB = 30 µs para B, ¿cuál es el instante en que B empieza a transmitir un RTS hacia el AP? Representar gráficamente los detalles de las transmisiones que se producirán en el canal.

DATOS:



Tasa de transmisión: 1 Mbps;

Longitud MAC-PDU de datos: 500 bytes;



SIFS: 10 µs; DIFS: 50 µs;

Backoff: BA 50 µs, BB 20 µs, BAP 40µs.

Ejercicio 8.2.4

Considerar un sistema de comunicaciones basado en IEEE802.11b donde las estaciones están trabajando en modo infraestructura con un AP (punto de acceso) y con mecanismo de acceso CSMA/CA.

DATOS:





Longitud MAC-SDU de datos: CASO 1) 2000 bytes, CASO 2) 50 bytes;




SIFS: 10 µs; DIFS: 50 µs.

1. Evaluar la eficiencia del canal con respecto al usuario del servicio MAC cuando una estación transmite de forma continuada tramas de datos.

Tamaño

datos Con RTS/CTS Sin RTS/CTS

2034 bytes

84 bytes

Tabla 8.2.2

2. Comentar los resultados del apartado anterior y explicar qué ventajas aporta el mecanismo RTS/CTS y cuándo puede ser útil aplicarlo.


78

Ejercicio 8.2.5

Teniendo en cuenta el sistema WLAN que se muestra en la Figura 8.2.1, y que funciona según el estándar IEEE 802.11b a 11 Mbps, contestar a las siguientes preguntas.

Figura 8.2.1 1. Indicar la planificación de frecuencias (distribución/asignación de los canales radio) para conseguir un

buen funcionamiento tanto para los AP como para los usuarios.

2. Calcular la eficiencia que obtendrá un usuario del servicio del nivel LLC para la transmisión de un paquete IP de 1000 bytes de longitud desde el usuario A hacia el AP1, cuando el canal está libre y el NAV de A es igual a 0, teniendo en cuenta que se usa el RTS/CTS para evitar el problema del nodo oculto. Suponer que el LLC ofrece el servicio no orientado a conexión.

DATOS:








Ejercicio 8.2.6

Considerar las cuatro estaciones IEEE 802.11 de la Figura 8.2.2. A, B y C están asociadas al AP y trabajan en modo infraestructura y con la función DCF (Distributed Coordination Function). La estación D no está asociada al AP pero usa el mismo canal WiFi que el AP. Todas las estaciones usan el mecanismo RTS/CTS cuando las MAC-PDU de datos que se quieren transmitir tienen una longitud superior a 400 bytes.

DATOS:



Longitud MAC-SDU de datos: 1640 bytes;







AP1

A

AP2

AP3 AP4


79

Figura 8.2.2

1. Si en el instante t = 0 la estación C tiene lista una trama con destino final la estación A para su

transmisión, ¿a partir de qué instante de tiempo verán el canal ocupado el AP y las otras estaciones de la red?

2. Suponiendo que no haya colisión, ¿en qué instante de tiempo la estación A acaba de aceptar y recibir completamente la trama de datos originada por C?

AP

Cobertura de C

Cobertura d’ APCobertura d’ A

CA

D

B

80 m80 m

80 m

80 m

80 m

Interconexión de redes Tema 9 Mecanismos de acceso al medio

81

9 MECANISMOS DE ACCESO AL MEDIO

9.1 Aloha puro y Aloha ranurado

Ejercicio 9.1.1

Un grupo de usuarios utilizan el protocolo Aloha puro. Todas las PDUs que se envían son de 64 bytes y la tasa del canal es de 10 Mbps. Cada usuario genera en media 15 nuevas PDUs cada segundo (según un proceso de Poisson).

1. ¿Cuántos usuarios soporta el sistema?

2. ¿Cuántos, si la longitud de las PDUs es de 1500 bytes?

3. ¿Qué pasa en este sistema si hay 10 usuarios, el tamaño de la PDU es de 1500 bytes y la tasa media de nuevas llegadas es de 50 PDU/s?

Ejercicio 9.1.2

Dos sistemas de comunicación, A y B, utilizan los mecanismos ALOHA puro y ALOHA ranurado, respectivamente. Sabiendo que en un instante determinado de su funcionamiento el parámetro G tiene un valor de 0,75 [PDUs por intervalo de transmisión], ¿cuál será el estado del sistema? Justificar la respuesta.

Ejercicio 9.1.3

Para los dos mecanismos de Aloha (puro y ranurado):

1. Encontrar el punto de trabajo y la intensidad de tráfico G, considerando una tasa de transmisión del canal de 10 kbps, una longitud de PDU fija a 2000 bits y una tasa de llegada de las PDU al sistema que sigue la distribución de Poisson con media 10 PDU/s (nuevas más retransmisiones).

2. ¿Se puede calcular el retardo de transmisión en estas condiciones? Considerar un tiempo de backoff medio de 100 s.

3. Calcular el retardo de transmisión medio de una PDU en el caso de Smax.

Ejercicio 9.1.4

Una gran población de usuarios de Aloha ranurado genera 20 PDU/s, incluidas tanto originales como retransmitidas y el tiempo se divide en ranuras de 40 ms.

1. ¿Cuál es la probabilidad de éxito en el primer intento de transmisión?

2. ¿Cuál es la probabilidad de que la PDU se tenga que retransmitir k veces antes de conseguir el éxito?

3. ¿Cuál es el número medio de intentos de transmisión necesarios para lograr transmitir con éxito una PDU?


82

Ejercicio 9.1.5

Un grupo de usuarios utilizan el protocolo ALOHA ranurado. Todas las PDUs que se envían son de 100 bytes y la tasa de transmisión del canal es 1 Mbps. Sabemos que cada usuario genera una media de 15 PDU nuevas por segundo.

1. ¿Cuántos usuarios puede soportar este sistema si queremos que funcione correctamente?

2. Suponiendo que el número de usuarios sea 20, ¿cuál es la probabilidad que un usuario transmita con éxito al primer intento de transmisión?

3. ¿Qué pasa si el sistema tiene 20 usuarios y cada uno genera 25 PDU/s?

Ejercicio 9.1.6

Considerar un sistema Aloha puro con los siguientes parámetros:

Tasa de transmisión del canal: 75 Mbps Longitud de las PDU que se transmiten en el canal: 800 bytes Tasa de generación de nuevos datos a cada usuario de nivel de enlace: 600 PDU/s

Teniendo en cuenta que un usuario sólo puede enviar una PDU cada vez que tiene acceso al canal, calcular el número máximo de usuarios que puede soportar el sistema.


83

9.2 Familia CSMA

Ejercicio 9.2.1

Un conjunto de N estaciones comparten un medio de transmisión. El subnivel de control de acceso al medio para cada estación se basa en el mecanismo CSMA 1-persistente y se caracteriza por la siguiente relación entre throughput (S, transmisiones con éxito respecto al tiempo de transmisión de MAC-PDU), tráfico ofrecido (G, intentos de transmisión, nuevas + retransmisiones, por tiempo de transmisión de MAC-PDU) y tiempo de propagación normalizado (a):

)1(

)21(

)1()1()21(

)2/1(1aGaG

aG

eaGeaG

eaGGaGGGS

Sabemos que para Smáx:

a = 0.001 a = 0.0100 a = 0.1 a = 1.0 a = 2.0

Gmax 1.0366 1.0182 0.9140 0.4068 0.2414

Smax 0.5372 0.5288 0.4535 0.1640 0.0916

Tabla 9.2.1

Las estaciones transmiten a una tasa de 1000 kbps. Sabemos que el nivel 3 de las estaciones está basado en el protocolo IP y que el tráfico a este nivel se puede caracterizar por la transmisión, en media, de un paquete IP cada segundo, con una longitud fija de paquete de 1000 bytes. El subnivel MAC transmite una trama por cada paquete individual y no transmite el paquete siguiente hasta que no haya transmitido el anterior con éxito.

Cada trama introduce un overhead de 18 bytes. Hay que tener en cuenta que la distancia que separa las estaciones más lejanas de la red es de 162,88 km. La velocidad de propagación es 2·108 m/s.

1. ¿Cuál es el número máximo de estaciones que puede soportar el sistema para que funcione sin saturarse?

2. Suponiendo que en lugar de N estaciones ahora tenemos una sola estación que genera el mismo tráfico total de antes, ¿cuál es el throughput en esta situación? ¿el sistema es estable?

Ejercicio 9.2.2

Cien estaciones comparten un canal de 4 km de longitud que usa el protocolo CSMA/CD. Recordar que el throughput, S, de este protocolo está relacionado con el tráfico ofrecido G y que el valor de Smax para diferentes valores de a es:

a 0 0,01 0,05 0,1 0,2 0,4 0,5 0,8 1

Smax 1 0,8151 0.6276 0,5153 0.3917 0.2714 0.2362 0.1708 0,1444

Gmax Infinit 9,44 3.9242 2,54 1.5963 0.9647 0.8058 0.5623 0,46

Tabla 9.2.2

donde a es el tiempo de propagación normalizado.

Si la velocidad de transmisión es de 5 Mbps y la longitud de las PDUs es de 1000 bits:

1. ¿Cuál es la tasa máxima de generación de las PDUs de cada estación?

2. ¿Cuál es la tasa máxima de generación de las PDUs si la longitud de las PDUs aumenta un factor igual a 10?


84

Ejercicio 9.2.3

Considerar una red con N estaciones que transmiten tramas usando el mecanismo de acceso múltiple CSMA No Persistente. Sabemos que la velocidad de transmisión del canal, R, es 10 Mbps, la longitud de las tramas, Lm, es fija e igual a 1000 bits, y la distancia máxima entre estaciones es de 2 km. Considerar una tasa de generación de 72 tramas nuevas por segundo en cada estación.

El throughput normalizado, S, del protocolo CSMA No Persistente se puede calcular con la siguiente relación:

aG

aG

eaG

GeS

)21(

donde a es la relación entre el tiempo de propagación y el tiempo de transmisión, y G es el tráfico ofrecido. A continuación se dan los valores del throughput máximo, Smax, en función de a:

a Smax Gmax

0 1 Infinit

0,01 0,8151 9,44

0,1 0,5153 2,54

1 0,1444 0,46

Tabla 9.2.3

1. ¿Cuántas estaciones pueden estar activas en el sistema sin que este se sature?

2. ¿Qué efecto tiene el valor del parámetro a en el comportamiento de la red? Razonar la respuesta en términos de funcionamiento del mecanismo.

3. Si se cambia el protocolo por un S-ALOHA, ¿cuál sería la mejora o el empeoramiento de S respecto al CSMA No Persistente si N = 50?

4. Con respecto al punto anterior, ¿qué pasa si a=1 y N=21?

Ejercicio 9.2.4

Considerar una red a 11 Mbps que usa el mecanismo de acceso CSMA/CA. La velocidad de propagación del medio es igual a la velocidad de la luz (3*108 m/s); la máxima distancia entre las estaciones de la red es de 100 metros y la longitud de las tramas que se envían es de 458 bytes. Suponiendo que el throughput máximo que podemos esperar de esta red sigue los valores que hay en la tabla siguiente, contestar a las preguntas que planteamos.

a Smax Gmax

0 1 Infinit

0,001 0,9382 30

0,01 0,8151 9,44

0,1 0,5153 2,54

1 0,1444 0,46

Tabla 9.2.4

1. ¿Cuál es la tasa máxima total cursada que soporte el sistema?

2. Si ahora la misma tasa calculada en el apartado anterior la genera el mismo número de usuarios pero en un sistema ALOHA puro, donde la longitud de la trama es de 200 bytes, ¿podemos decir que el sistema es estable?

Nota: La tabla que se proporciona en este ejercicio no corresponde realmente a un sistema CSMA/CA. Solo la utilizamos con fines académicos.


85

9.3 Comparación de las prestaciones de diferentes protocolos

Ejercicio 9.3.1

Calcular la eficiencia de los protocolos de acceso al medio siguientes: Aloha puro, Aloha ranurado y CSMA/CD. Para el CSMA/CD, considerar la tabla de correspondencias entre tráfico ofrecido y cursado del ejercicio 9.3.2. Además, tener en cuenta los parámetros y las fórmulas de la Tabla 9.3.1.

Parámetros

Número de usuarios: 30

Capacidad del canal: 8 Mbps

Tasa de llegada de nuevas tramas a cada estación: 20 tramas/segundo

Distancia máxima extremo a extremo: 3 km

Velocidad de propagación en el medio: 2·108 m/s

Longitud datos útiles: 1500 bytes

Tabla 9.3.1

1. ¿Cuál es la eficiencia de cada protocolo? Tener en cuenta que los datos útiles coinciden con los datos

totales que se envían. Razonar las respuestas.

2. Indicar cuál es la máxima tasa cursada por el sistema en cada caso. Razonar las respuestas.


86

Ejercicio 9.3.2

Considerar un sistema Aloha ranurado con los siguientes parámetros:

Tasa de transmisión del canal: 75 Mbps Longitud de las PDU que se transmiten en el canal: 2000 bytes Número de usuarios: 10 Distancia entre estaciones: 640 m

1. Teniendo en cuenta que un usuario sólo puede enviar una PDU cada vez que tiene acceso al canal,

calcular la máxima tasa de generación de nuevas PDU/s por cada usuario de nivel de enlace que puede soportar el sistema.

2. En el caso en que el sistema use CSMA/CD en lugar de Aloha ranurado, y considerando la relación entre throughput (S) máximo y máxima intensidad de tráfico (G) indicada en la Tabla 9.3.2, volver a calcular la máxima tasa de nuevas PDU/s.

a 0 0,01 0,05 0,1 0,2 0,4 0,5 0,8 1

Smax 1 0,8151 0.6276 0,5153 0.3917 0.2714 0.2362 0.1708 0,1444

Gmax Infinit 9,44 3.9242 2,54 1.5963 0.9647 0.8058 0.5623 0,46

Tabla 9.3.2

Ejercicio 9.3.3

Considerar una red con 100 usuarios que transmiten tramas de longitud fija. La capacidad del canal es de 50 Mbps y es un canal con una tasa de errores de transmisión menospreciable. La distancia máxima entre dos usuarios es de 6720 m y la velocidad de propagación del medio es de 200 km/ms. Suponer que cada usuario genera 20 tramas por segundo, con un campo de datos útiles de 1000 bytes y una cabecera de 50 bytes.

Para el sistema CSMA/CD tener en cuenta la relación entre tráfico ofrecido y tráfico cursado:

aG

aG

eaG

GeS

)21(

La Tabla 9.3.3 da los valores de throughput máximo (Smax) para diferentes valores de a en el caso CSMA/CD.

a 0 0,01 0,05 0,1 0,2 0,4 0,5 0,8 1

Smax 1 0,8151 0,6276 0,5153 0,3917 0,2714 0,2362 0,1708 0,1444

Gmax Infinit 9,44 3,9242 2,54 1,5963 0,9647 0,8058 0,5623 0,46

Tabla 9.3.3

1. Comparar las prestaciones del sistema según el mecanismo de acceso al medio que usa: Aloha puro,

Aloha ranurado y CSMA/CD. ¿Qué sistema permite cursar más tráfico en estas condiciones de trabajo? Además, comparar los diferentes sistemas teniendo en cuenta la relación “tráfico cursado vs. tráfico ofrecido (nuevas + retransmisiones)”.

2. ¿Cuál es la máxima tasa de nuevas llegadas que puede soportar un usuario que accede al medio con CSMA/CD?


87

Ejercicio 9.3.4

Queremos evaluar diferentes aspectos relacionados con el sistema ALOHA puro, que originalmente se usó sobre un canal RF. Este sistema se desarrolló en las Islas Hawai para poder disponer de una red de comunicación de datos entre diferentes centros universitarios de investigación distribuidos por las diferentes islas. La velocidad de transmisión usada era 9600 bps y la longitud de las PDU estaba fijada a 88 bytes.

Figura 9.3.1

1. Demostrar cuál es el número medio de transmisiones sin éxito por cada transmisión con éxito.

2. Calcular el retardo medio de acceso para este sistema, suponiendo que la tasa media de PDUs transmitidas por todos los terminales (nuevas más retransmisiones) es de 2 PDU/s y que la duración media del tiempo de backoff es 5 veces la duración de una PDU.

3. Ahora consideramos los terminales extremos, A y B, situados en las islas Kauai y Hawaii, respectivamente, separados por 600 km. Si desde A se envía una PDU en el instante ta = 0 s y desde B se envía una PDU en tb = 1 ms, ¿a qué distancia debe de estar un tercer terminal, C, que debe de ser el primero en ver la colisión de las dos transmisiones? ¿Puede haber un cuarto terminal que pueda captar correctamente la transmisión de A o de B? (Considerar velocidad de propagación igual a: 3x108 m/s).

4. Calcular la tasa total de transmisión de nuevas PDU de los usuarios que este sistema puede soportar para funcionar bien. Comparar el resultado con el caso de usar CSMA No persistente y hacer comentarios.


88

9.4 Acceso al medio y propagación de tramas

Ejercicio 9.4.1

Hay cuatro estaciones a lo largo de un bus; entre las dos estaciones más lejanas (A y D) hay un tiempo de propagación . Entre A y B hay (/5), entre A y C hay (3/5). Cada estación transmite en un determinado instante una PDU de tamaño fijo y equivalente a (11/5). Suponemos que la comunicación es half dúplex.

Los instantes en que cada estación tiene una PDU lista para transmitir son: tA= tB= (/5), tC= 0, tD= (8/5).

Se pide:

1. Determinar, según el acceso CSMA/CD, cuándo puede transmitir cada estación y qué pasa en el canal.

2. Suponiendo que no haya retransmisiones de las PDUs que han colisionado anteriormente, decir si la estación A, al tener una nueva trama para transmitir en tA + , puede hacerlo.

3. Suponiendo que A transmita en tA + , ¿cómo afecta a la transmisión de D? ¿En qué instante podrá transmitir B con éxito?

Ejercicio 9.4.2

Una red half dúplex que funciona con CSMA/CD está formada por 3 estaciones (A, B, C). Supongamos que el retardo de propagación entre las estaciones sea 1/3 entre A y B, y entre A y C, y que A está situada en uno de los extremos de la red. Supongamos que el tiempo de transmisión de las tramas sea, para todas las estaciones, de 2/3 . Las estaciones B y C transmiten en el mismo instante t=0.

1. ¿Las estaciones B y C detectan alguna colisión? Razonar adecuadamente la respuesta.

2. ¿Hay colisión entre las tramas transmitidas? Razonar la respuesta.

3. ¿Durante cuánto tiempo transmiten las estaciones B y C?

Supongamos ahora que entre las estaciones B y C se añada una estación D.

El retardo de propagación entre las estaciones A y D es de 5/6. Supongamos además que el tiempo durante el cual se transmite sea, a partir de ahora, de 8/3.

Supongamos que D empiece a transmitir en t=2 mientras que A lo hace en t=7/3.

Suponer que, si se detecta una colisión, el tiempo de backoff para volver a transmitir sea de 8.

1. ¿Durante cuánto tiempo transmiten las estaciones A y D?

2. Si la estación B se pone a la escucha del canal en t=3, ¿en qué instante detecta libre el canal?

Ejercicio 9.4.3

Un segmento de LAN half dúplex en bus que funciona a 10 Mbps tiene conectadas 3 estaciones (A, B y C). Las estaciones A y C están situadas cada una a un extremo del segmento y se sabe que la estación B está situada a mitad del camino entre A y C. Supongamos que las tramas, T, que transmiten las estaciones son de 512 bytes, como mínimo.

1. ¿Cuál es la distancia máxima que puede separar A y C para que cualquier estación que transmite pueda darse cuenta de las colisiones con cualquier trama de otra estación?

2. Si A tiene una trama a punto de transmitir en el instante tA = 0, la estación B en tB= 50 µs, y la estación C en tC= 170 µs, ¿qué tramas se transmiten con éxito y cuáles con colisión? Utilizar la distancia entre A y C encontrada en el apartado anterior. Considerar que se utiliza el mecanismo CSMA/CD y, en caso de colisión, no considerar que hay retransmisión.


89

Ejercicio 9.4.4

Un segmento de red LAN half dúplex usa el protocolo MAC CSMA/CD 1-persistente y tiene conectadas 3 estaciones (A, B y C). Las estaciones A y C están situadas cada una a un extremo del segmento. Suponer que el retardo de propagación entre las estaciones A y B es igual a un tercio del tiempo de transmisión de una trama, T, de 512 bytes. Se sabe que la estación A tiene una trama, T, a punto de transmitir en el instante tA= 0 y la estación C en tC= 102,5 µs.

¿A qué distancia de C debemos situar la estación B para que esta estación “vea” una colisión en t = 153,6 µs?

Ejercicio 9.4.5

Considerar el canal de la figura siguiente y contestar a las preguntas que se formulan a continuación (la zona con trama a rayas representa la transmisión de señal procedente de B).

Figura 9.4.1

1. Considerando el protocolo ALOHA puro, ¿la estación A enviará una trama en t = /3? Razonar la respuesta.

2. Sin considerar la pregunta anterior, contestar a la siguiente: considerando el protocolo CSMA-1p, ¿la estación A enviará una trama en t = /3? Razonar la respuesta.

3. Sin considerar las preguntas anteriores, dibujar las tramas que se envían por el canal según el mecanismo CSMA/CD (indicando los instantes en que empieza y en que acaba de enviar y recibir; no considerar las retransmisiones). Considerar que la estación A tiene una trama a punto de transmitir en t = /3, B en t = 0 (tal y como se indica al dibujo) y C en t = 2/3. Considerar, también, que la longitud de la trama es el mínimo para asegurar la detección de colisión. Razonar la respuesta.

Ejercicio 9.4.6

Un canal compartido por tres estaciones A, B y C tiene un retardo de propagación extremo a extremo de segundos. La distancia en tiempo entre la estación A y las otras dos estaciones (B y C) es . B y C están prácticamente en el mismo sitio.

El tiempo de transmisión de una PDU es fijo e igual a P = 8/3.

A tiene una PDU lista para transmitir en tA = 0.

B tiene una PDU lista para transmitir en tB = 2/3.

C tiene una PDU lista para transmitir en tC = 5/3.

Analizar, según los distintos protocolos de acceso (ALOHA, CSMA 1persistente, CSMA/CD), qué ocurre en el canal:

1. ¿Cuándo puede empezar a transmitir su PDU cada estación?

2. ¿En qué instantes de tiempo ve cada estación las colisiones?

3. ¿Cuándo está libre el canal?

BA C

/3

8/37/3

2

0

/3

8/37/3

2


90

Ejercicio 9.4.7

Una red que utiliza el protocolo MAC CSMA/CD No Persistente está formada por 4 estaciones (A, B, C y D). Suponer que el retardo de propagación entre las estaciones conectadas a un medio con topología en bus es el siguiente:

/2 entre A y B,

2/3 entre A y C,

entre A y D (B y C están situadas entre Ay D).

Suponer que el tiempo de transmisión de las tramas es 8/3 y es igual para todas las estaciones.

Se sabe que las estaciones tienen una trama a punto para transmitir en los instantes de tiempo siguientes:

tB= 0

tD= /3

También sabemos que durante el tiempo de observación ninguna otra estación tiene tramas para transmitir. Por otra parte, el tiempo que esperará cada estación en volver a escuchar el canal después de encontrarlo ocupado en el primer intento de transmisión es Ta= 4.

Si se produce una colisión, cada estación emite una señal de jamming de duración fija e igual a /3. En el caso de detectar una colisión, la estación B calcula backoff Tb(B) = ; y la estación D el calcula de Tb(D)= /2.

1. Dibujar el diagrama de propagación de las tramas (nuevas y retransmisiones) en el canal, indicando los tiempos de cada evento.

2. ¿Durante cuánto tiempo transmiten PDUs las estaciones B y D, la primera vez que lo intenten?

3. ¿En qué instante y durante cuánto tiempo detectan la colisión las estaciones A y C? Razonar la respuesta.

4. ¿En qué instante de tiempo la estación D vuelve a transmitir la trama que no había enviado con éxito? Razonar la respuesta y enumerar las acciones que llevará a cabo la estación para poder transmitir con éxito.

Ejercicio 9.4.8

Tenemos tres estaciones A, B y C comunicándose sobre un bus compartido half dúplex Gigabit Ethernet. Las distancias entre las estaciones son:

AB = 25 metros; BC = 50 metros; AC = 75 metros.

Considerar que, entre el instante en el que el nivel físico reporta al MAC el estado de canal libre y el instante en el que se realice la transmisión a nivel físico, transcurren 25 ns; considerar que hay un retardo de 50 ns entre el instante en que el nivel físico detecta colisión y el instante en el que deja de transmitir los datos para emitir la señal de jamming. En cambio, considerar que el retardo entre el momento en que el MAC pide el estado del canal y el instante en el que el nivel físico contesta es despreciable.

Las tramas que se envían las estaciones son todas tramas de 617 bytes. Recordar que el formato de trama MAC incluye unos bits iniciales para la sincronización de los receptores y unos bits de inicio de trama que, a nivel de tiempo de transmisión de la señal, hay que tener en cuenta.


A: 10 μs; B: 20 μs; C: 30 μs

Considerando que la estación B tiene lista una trama para enviar a C en t = 0 (suponer que es la referencia y que anteriormente no ha habido transmisiones) y una segunda trama lista en t = 4 μs. Además, la estación A tiene una trama lista para transmitir a C en t = 1 μs, y la estación C tiene una trama lista para transmitir a B en t = 3 μs.

1. ¿Después de cuántos intentos la estación B consigue transmitir con éxito su primera trama?

2. ¿Cuándo empieza a transmitir A su trama? ¿Por qué? Justificar gráficamente y analíticamente la respuesta.


91

3. ¿Hasta qué instante está transmitiendo A? ¿por qué? Justificar gráficamente y/o analíticamente la respuesta.

4. ¿Qué es y para qué sirve el Inter Frame Gap (IFG)? ¿En qué instante hubiese podido transmitir A si no existiese el IFG? Reflexionar sobre las ventajas y desventajas de este mecanismo: tener en cuenta que la bondad de un mecanismo de acceso se mide con respecto a todas las estaciones.

5. ¿En qué instante de tiempo la estación C consigue transmitir su trama con éxito?

Ejercicio 9.4.9

Tenemos tres estaciones A, B y C comunicándose sobre un bus compartido half dúplex Gigabit Ethernet. Las distancias entre las estaciones son:

AB = 100 metros; BC = 200 metros; AC = 300 metros.

Considerar que, entre el instante en el que el nivel físico reporta al MAC el estado de canal libre y el instante en el que se realice la transmisión a nivel físico, transcurren 25 ns; considerar que hay un retardo de 50 ns entre el instante en que el nivel físico detecta colisión y el instante en el que deja de transmitir los datos para emitir la señal de jamming. En cambio, considerar que el retardo entre el momento en que el MAC pide el estado del canal y el instante en el que el nivel físico contesta es despreciable.

Las tramas que se envían las estaciones son todas tramas de longitud mínima. Recordar que el formato de trama MAC incluye unos bits iniciales para la sincronización de los receptores y unos bits de inicio de trama que, a nivel de tiempo de transmisión de la señal, hay que tener en cuenta.


A: 30 μs

B: 20 μs

C: 40 μs

La estacón A tiene, a nivel MAC, una trama lista para enviar a C en t = 0 (suponer que es el instante de referencia y que anteriormente no han habido transmisiones).

La estación B tiene, a nivel MAC, una trama lista para transmitir a A en t = 1 μs y la estación C una trama para A en t = 4,5 μs.

1. ¿Cuándo acabará la estación C de recibir la trama que le ha enviado A? Justificar gráficamente y/o analíticamente la respuesta.

2. ¿Cuándo empezará la estación B a transmitir su trama? ¿Por qué? Justificar gráficamente y/o analíticamente la respuesta.

3. ¿Hasta qué instante está transmitiendo la estación B su trama? ¿Por qué? Justificar gráficamente y/o analíticamente la respuesta.

4. ¿En qué instante acabará de recibir correctamente la trama de B el usuario A?

5. Considerar que en el instante t = 15 μs la estación B tiene otra trama para transmitir. Razonar qué pasa en este caso. ¿En qué instante puede la estación B transmitir su segunda trama?

6. Considerar que en el instante t = 45 μs la estación A tiene otra trama para transmitir. Razonar qué pasa en este caso (¡recordar que hay estaciones en backoff!). ¿En qué instante, la estación A, puede transmitir su segunda trama?

7. ¿En qué instante consigue transmitir con éxito su primera trama la estación C?

8. Reflexionar sobre el retardo diferente que sufren las transmisiones con este mecanismo de acceso. ¿Cómo se podría evitar la primera colisión que hay entre la primera trama de B y la trama de C? ¿Implica algún empeoramiento de otro parámetro el cambio que se propone?


92

Ejercicio 9.4.10

Las estaciones A, B, C, D y E de una red half dúplex con topología en bus están distribuidas sobre el medio de transmisión de forma que B está a /2 segundos de A, C y D están a 2/3 segundos de A, donde es el tiempo de propagación entre las estaciones más distantes, es decir entre E y A. Considerar que todas las estaciones envían tramas de longitud fija equivalente a 2,5 .

Para los primeros tres apartados, supondremos que A, B, C y E transmiten una trama en to = 0 y que ninguna estación reintenta la transmisión cuando haya colisión.

1. Si se utiliza el protocolo ALOHA puro como mecanismo de acceso, ¿cuál será la longitud del fragmento de trama que cada estación enviará al primer intento de transmisión?

2. Si se utiliza el protocolo CSMA/CD como mecanismo de acceso, ¿cuál será la longitud del fragmento de trama que cada estación enviará al primer intento de transmisión?

3. Suponiendo que se utiliza CSMA/CD y que la estación D quiere transmitir en el instante t = , ¿podrá empezar la transmisión en dicho instante?

Considerar ahora que las estaciones A, B, C y E están escuchando el canal en t = 4 y que la estación D ha empezado una transmisión en t = 3.

4. Suponiendo que solo transmite la estación D, ¿cuál será el instante en que cada estación detecta libre el canal?

Interconexión de redes Ejercicios final de curso

93

10 EJERCICIOS DE FINAL DE CURSO

Ejercicio 10.1

Figura 10.2

Notación:

Ex: Estaciones x (equipo de usuario), SwA, SwB y SwC: Conmutadores, Rep: Repetidor Ethernet, AP: Punto de acceso WLAN, Srv1: Equipo servidor.

Datos:

FAe = 12 % (factor de actividad de las estaciones, en transmisión)

FAs = 45 % (factor actividad del servidor Srv1, en transmisión)

Distribución del tráfico:

Estaciones Srv1: 80 % del tráfico de salida medio de todas las estaciones

Srv1 Estaciones: 98 % del tráfico de salida medio del servidor.

Backoff E4:

Reintento: 1 2 3 4 Siguientes Backoff (slots) 1 3 10 2 …

Backoff E6:

Reintento: 1 2 3 4 Siguientes Backoff (slots) 1 5 6 25 …

Latencia de los dispositivos:

Todas las NIC: 0,2 microseg; SwA, SwB y SwC: 1 microseg (Cut-Through), AP: 2 microseg + transmisión de la trama.

1. Suponemos que la estación E4 intenta transmitir la trama T1 (que indicamos a continuación) en el instante TX1 = 10 microsegundos, y que la estación E6 intenta transmitir la trama T2 en el instante TX2 = 36,3 microsegundos. ¿Podemos asegurar que la E5 recibirá las tramas T1 y T2 correctamente en el primer intento de transmisión? ¿Por qué?

E1E1 E2E2 E3E3

E4E4 E5E5 E6E6

RepID = 1Rep

ID = 1

SwBID = 3SwB

ID = 3SwB

ID = 3SwB

ID = 3

SwAID = 4SwA

ID = 4SwA

ID = 4SwA

ID = 4

PontID = 2Pont

ID = 2

APID = 6AP

ID = 6

E7E7

E8E8

Srv1Srv1

100 m

500 m

100 m

10 m

20 m

10 m10 m10 m

10 m20 m

20 m100BaseTX, FD

10BaseT, FD

802.11b / S-ALOHA (*)

10BaseT

10BaseT

100BaseTX, FD

10Base5

10Base2

5 m (A)

SwCID = 5SwC

ID = 5SwC

ID = 5SwC

ID = 5

2 m

HubID = 7

HubID = 7

HubID = 7

HubID = 7

E9E9

E10E10

E11E11

E12E12

E13E13

E14E14

E15E15

100BaseTX

100BaseTX

10BaseT

(B)


94

Trama 1, T1:

Pream. - SFD E5 E4 512 Datos 4 bytes - CRC

Trama 2, T2:

Pream. - SFD E5 E6 512 Datos 4 bytes - CRC

2. Teniendo en cuenta la transmisión de las estaciones E4 y E6 de la pregunta A1, ¿cuando podrá

transmitir la estación E2 sin que se produzca colisión? ¿Por qué?

3. Teniendo en cuenta los ID de cada dispositivo de la Figura 10.2 y las prioridades asignadas según la Tabla 10.1, dibujar el árbol que se forma después de que se haya estabilizado el STP. Considerar que el coste de cada enlace es de 1. ¿Cuál es la BPDU de configuración (completa, con todos los campos) enviada por el dispositivo con ID=3?

ID del dispositivo Valor de prioridad2 3 3 1 4 3 5 2

Tabla 10.1

4. Si en el instante T = 405 ms el conmutador SwA envía una BPDU de Notificación de Cambio de

Topología por su puerto raíz, ¿qué podemos deducir?

5. Teniendo en cuenta que el enlace entre el AP y las estaciones utiliza S-ALOHA, ¿cuál es el throughput máximo teórico que se puede conseguir entre el AP y E7? ¿En qué condiciones se puede conseguir este throughput? Y entre E7 y E5? Justificar vuestras respuestas.

Ejercicio 10.2

Figura 10.3

1. Queremos que la impresora sea accesible tan sólo por los equipos de la VLAN 2 y de la VLAN 4. ¿Qué configuración veis posible? Tenéis que especificar todo lo que creéis oportuno para que se entienda

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 196 ports

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

20 PC 10Base‐T

VLAN 2

A

20 PC 802.11gVLAN 3

AP1

802.11g

Impressora

10‐100‐1000 Base‐T

#1‐20 #25#28

#33‐62A

30 PC 100Base‐T

VLAN 4

UPLINK CAP AL ROUTER

#70

HUB 1HUB 1HUB 1

SW 296 ports

10 ‐100‐1000 Base‐T

A

30 PC 10Base‐T

VLAN 4

A

30 PC 802.11gVLAN 3

AP2

802.11g

#1‐30 #33#37

#48

30

30

20


95

vuestra configuración, teniendo en cuenta que los conmutadores disponen de hasta 96 puertos 10-100-1000Base-T, y que no hay HUBs en esta topología.

Consideramos que la utilización de los enlaces es del 100% de la capacidad de los mismos, y que el 10% del tráfico generado por los dispositivos de VLAN 2 y VLAN 4 va hacia la impresora. El resto del tráfico generado en la red va hacia el router. Consideramos que la impresora no genera tráfico.

2. ¿Cuál es la capacidad del enlace entre SW1 y la impresora para que no haya cuello de botella a la hora de imprimir?

3. ¿Cuál es la capacidad del enlace entre SW1 y SW2 para que no haya cuello de botella?

4. ¿Cuál es la capacidad del enlace “Uplink hacia el router” para que no haya cuello de botella, teniendo en cuenta que:

el 60% del tráfico generado por los equipos de la VLAN2 y la VLAN 4 va a hacia el router;

desde el router hacia el SW2 entran 100Mbps hacia la VLAN2, 70 Mbps hacia la VLAN 3 y 300Mbps hacia la VLAN4;

el router dispone de 10 puertos 10-100-1000Base-T;

la utilización de los enlaces de los usuarios finales está al 100% de su capacidad;

la impresora no genera tráfico;

el 10% del tráfico generado por VLAN2 y VLAN4 va hacia la impresora.

Ejercicio 10.3

En un despacho de una empresa, se quieren interconectar 5 equipos de usuario (A, B, C, D y E) que disponen de las siguientes tarjetas de red Ethernet.

A, B y C: NIC Ethernet 10/100 Mbps en full dúplex

D y E: NIC Ethernet 10/100 Mbps en half dúplex.

Queremos que todos estos equipos (A, B, C, D y E) puedan acceder a una impresora que tiene una tarjeta de red Gigabit Ethernet full dúplex y que se encuentra en el mismo despacho. Queremos asegurar que ningún otro equipo fuera del despacho se pueda comunicar con la impresora.

En el despacho sólo hay una rosera que conectará los usuarios al resto de los equipos de la red de la empresa, ya que los usuarios del despacho se tienen que comunicar con el resto de los trabajadores externos al despacho. La red troncal de la empresa a la que los usuarios se conectan a través de la roseta es Gigabit Ethernet (1 Gbps) en full dúplex.

Se dispone de dinero suficiente solo para comprar dos conmutadores con 5 puertos; si fuese necesario, se puede pedir financiación para la compra de otros dispositivos, si es estrictamente necesario (se tiene que justificar).

A partir de eso, se tiene que especificar todo lo que se cree conveniente (p.ej., la capacidad del backplane, la necesidad de tener equipos VLAN-aware o no, la necesidad de activar el protocolo Spanning Tree y/o el control de flujo, la disponibilidad de puertos de uplink y de autonegociación, la disponibilidad de agregación de puertos, etc.) y proponer una solución de configuración de red dentro del despacho que asegure a los 5 trabajadores comunicarse con el resto de trabajadores de la empresa, y que asegure, al mismo tiempo, que los trabajadores fuera del despacho no puedan utilizar la impresora.


96

Ejercicio 10.4

El edificio de una universidad dispone de una red Gigabit Ethernet (1 Gbps) en full dúplex y también de una red WiFi IEEE 802.11g (54 Mbps) que trabaja en los canales 1, 6 y 11. El edificio tiene 3 plantas: en la planta baja hay un laboratorio y algunos despachos, tal como se muestra en la Figura 10.4. En esta planta ya se tiene acceso a la red WiFi (canal 6), pero en el laboratorio la señal no llega con suficiente calidad.

Nos piden que configuremos la red en el laboratorio teniendo en cuenta los siguientes puntos:

En el laboratorio sólo hay una roseta conectada a la red Gigabit Ethernet;

En el laboratorio se quieren conectar 15 equipos portátiles que tan sólo disponen de NIC IEEE 802.11g;

Queremos que los 15 equipos, y sólo ellos, puedan acceder a una impresora que tiene una NIC Fast Ethernet full dúplex que también está ubicada en el laboratorio;

Queremos que los 15 equipos puedan comunicarse con el resto de usuarios de la universidad;

Suponemos que la señal WiFi procedente de otras plantas no afecta a la red de la planta baja;

Disponemos de dinero suficiente para comprar todos los equipos que hagan falta, pero el departamento de administración pide que se justifique claramente cada gasto para que lo puedan aprobar.

A partir de eso, se tiene que especificar todo lo que se cree conveniente (p.ej., la capacidad del backplane, la necesidad de tener equipos VLAN-aware o no, la necesidad de configurar los equipos WiFi, la necesidad de activar el protocolo Spanning Tree y/o el control de flujo, la disponibilidad de puertos de uplink y de autonegociación, la disponibilidad de agregación de puertos, etc.) y proponer una solución de configuración de red dentro del despacho que asegure a los 15 trabajadores comunicarse con el resto de trabajadores de la universidad, y que asegure, al mismo tiempo, que los trabajadores fuera del despacho no puedan utilizar la impresora.

Figura 10.4

AP1

Roseta 1Gbps full

Laboratori

Canal 6

Passadis


97

Ejercicio 10.5

Considerar el conmutador de la Figura 11.4 que conecta las estaciones A, B y C, y los usuarios inalámbricos hacia los servidores a través del enlace de uplink. Las tarjetas NIC de las estaciones A, B y C son Fast Ethernet 100 Mbps half dúplex.

Figura 10.5

1. ¿Cuál es la mínima capacidad del enlace entre el Access Point (AP) y el conmutador para que no haya cuello de botella? Justificar la respuesta e indicar la velocidad que configuraríais sobre este enlace.

2. ¿Cuál es la mínima capacidad del enlace de uplink para que no haya cuello de botella? Justificar la respuesta e indicar la velocidad que configuraríais sobre este enlace.

3. ¿Cuál es la mínima capacidad de backplane del conmutador para poder trabajar simultáneamente sobre todos sus puertos para que no haya cuello de botella? Justificar la respuesta con los cálculos correspondientes.

4. Suponer que en el instante t=0 la estación A tenga una trama de longitud mínima a punto de transmitir hacia la estación B, y la estación B tenga una trama a punto de transmitir en el instante t= 6 µs con destino el AP. Considerar que el enlace tiene un retardo de 0,556 µs/100m y que el conmutador hace cut-through. ¿En qué instante el AP empieza a recibir la trama de B?

Ejercicio 10.6

Considerar la red de área local de la Figura 10.6.

Figura 10.6

Enllaçd’uplink

1

Commutador Ethernet 510/100 Base-T

2 3 4

EstacióA

EstacióB

EstacióC

AP 802.11b

10 usuaris

HUB348 ports

10/100Base-T

#1-#25

HUB248 ports

10Base-T#1-#30

#1-#20

HUB148 ports

10/100Base-T

20 estacions amb NIC 10/100Base-T

30 estacions amb NIC 10Base-T

25 estacions amb NIC 100Base-T HUB4

48 ports10Base-T

#1-#25


HUB548 ports

10/100Base-T#1-#50

45 estacions amb NIC 10/100Base-T

#1NIC

10/100Base-TAP1

802.11b/g

SW2 24 ports

10/100/1000Base-T#1-#11


#1NIC

10/100Base-TAP2

802.11b/g

SW7 - 8 ports10/100/1000Base-T

SW348 ports

10/100Base-T

#1-#10


SW548 ports

10/100Base-T#1-#15


SW448 ports

10/100Base-T#1-#20


UPLINK

SW6 #1-#15 24 ports

10/100/1000Base-T

SW1 - 8 ports

10/100/1000Base-T

9 estacions amb NIC 802.11b

18 estacions amb NIC 802.11g


Representa configuracióen estrella


98

1. Teniendo en cuenta que, los diferentes dispositivos de la red, sólo están conectados como se muestra en la Figura 10.6, indicar en la Tabla 10.2 a qué velocidad y con qué modo de transmisión trabajan los siguientes dispositivos sobre cada enlace.

Enlace entre:

Velocidad Modo Enlace entre: Velocidad Modo

Estaciones-HUB1

HUB1-SW1

Estaciones-HUB2

HUB2-SW1

Estaciones-HUB3

HUB3-SW1

Estaciones-AP1

AP1-SW1

Estaciones-AP2

AP2-SW1

Estaciones-HUB4

HUB4-SW1

Estaciones-HUB5

HUB5-SW1

SW1-SW2

SW2-SW7

Estaciones-SW3

SW3-SW7

Estaciones-SW4

SW4-SW7

Estaciones-SW5

SW5-SW7

Estaciones-SW6

SW6-SW7

Estaciones-SW2

Tabla 10.2

2. Teniendo en cuenta el número y el tipo de puertos disponibles en cada dispositivo y que el tráfico generado por las estaciones de la red va dirigido hacia el enlace de uplink, indicar la capacidad mínima de los enlaces entre los dispositivos indicados en la Tabla 10.3, para que no haya cuellos de botella. Justificar la respuesta especificando el número y el tipo de enlace, así como el modo de transmisión que autonegocian. Tener en cuenta que los enlaces en la Figura 10.6 están indicados con una línea, aunque pueden representar más de un enlace físico.

Nombre i tipus d’enllaç Justificació SW1-SW2

SW2-SW7

UPLINK

Tabla 10.3

3. Calcular la capacidad mínima que debería de tener el backplane del SW7 para poder trabajar simultáneamente sobre todos sus puertos. Justificar el cálculo.


99

4. Calcular la máxima eficiencia del CSMA/CD que se puede obtener en esta red, suponiendo que cada estación tenga una trama lista para transmitir con una probabilidad P(max) = 1/N, donde N es el número de estaciones, y que las tramas que se envían tiene una longitud fija (a=0,5). Justificar la respuesta. Para hacer el cálculo, utilizar la fórmula siguiente, con A=(1-Pmax)N-1:

Eficiència CSMA/CD = 1

11 2

Aa

A

Ejercicio 10.7

Considerar la red de área local de la Figura 10.7, donde hay 9 estaciones de usuarios (6 estaciones con NIC 802.3 y 3 estaciones con NIC IEEE 802.11), un conmutador (SW), un concentrador (HUB) y un punto de acceso 802.11 (AP).

Figura 10.7. Red IEEE 802.3 10-Base-T con acceso WLAN IEE 802.11b.

Tener en cuenta los datos siguientes:

- Longitud tramas MAC 802.11 de control ACK: 14 bytes;

- Longitud del campo de datos de las tramas MAC (tanto 802.3 como 802.11): 500 bytes;

- Cabecera MAC 802.11 para tramas de datos: 34 bytes;

- Cabecera PLCP 802.11: 48 µs; preámbulo PLCP 802.11: 144 µs;

- Tasa de transmisión AP-usuarios WLAN: 10 Mbps;

- SIFS = 10 µs; DIFS = 50 µs;

- Retardo de propagación en el aire = 0; retardo de propagación en UTP: 0,556 µs /100 metros;

- Switch en cut-through con tabla SAT llena; backplane del switch = 1 Gbps;

- Retardo HUB: 2 µs; tiempo de proceso de tramas en el AP = 2 µs;

- Retardo NIC (Network Interface Card) = 1 µs.

1. En el instante t=0 la estación C tiene una trama lista para transmitir hacia la estación E. ¿Cuál es el primer instante en el que la estación D puede transmitir una trama hacia la estación G sin que haya colisión?

2. Sin tener en cuenta los resultados y las transmisiones del punto 1, considerar que la estación H tiene una trama lista para transmitir hacia B en el instante t=0, y que B tiene una trama lista para transmitir hacia A en el instante t= 300 µs. ¿En qué instante la estación B acaba de recibir toda la trama enviada por la estación H?

3. ¿Cuál es el primer instante de tiempo en que la estación I puede transmitir una trama a la estación G sin que haya colisión?

HUB 1HUB 1HUB 1HUBSw 1Sw 1Sw 1SWAP

AAACAB

AG

AD

AE

AFAH AI

100m

100m

100m

100m

50m

80m

100m

100m

30m


100

Ejercicio 10.8

Una red Ethernet 100Base-TX está formada por un HUB de 24 puertos (homologado como repetidor de clase II) y 15 estaciones. En el instante t = 0 segundos la estación A envía una trama MAC, mientras que la estación B está escuchando el medio en el instante t = 3 μs. Tener en cuenta los datos siguientes:

Todos los enlaces entre HUB y estaciones tienen la misma longitud de 50 m.

Todas las tramas que se transmiten tienen la mínima longitud para asegurar detección de colisión en este tipo de red.

Retardo de una NIC de estación: 0,5 μs

Retardo del cable UTP: 0,556 μs / 100 m

Si no se recuerda algún dato podéis usar un valor razonable y convenientemente justificado.

1. En estas condiciones, ¿puede existir una colisión entre la estación B y una tercera estación C? Razonar la respuesta indicando el instante de transmisión de C.

2. ¿Cuál será la probabilidad que una estación cualquiera transmita una trama con éxito si todas las estaciones tienen la misma probabilidad de tener una trama a punto de transmitir?

3. Suponer que aproximamos el throughput, S, con la utilización, U, calculada para una red CSMA/CD con los parámetros de funcionamiento dados en el enunciado, a través de la expresión:

U = 1/(1+3,255a) ; siendo a el retardo máximo de propagación normalizado

Sabiendo que U = 1/e cuando el número de estaciones se aproxima a infinito, ¿cuál será la tasa de generación de tramas MAC en estas condiciones de funcionamiento de la red?


101

11 EJEMPLO DE EXAMEN PARCIAL

1.- Considerar una estación IEEE 802.3 (Ethernet) que quiere transmitir sus datos. Contestar a las siguientes preguntas.

1.1 ¿Qué mecanismo de acceso al medio implementa? (0,25 puntos)

1.2 ¿Cuándo puede empezar a transmitir? (0,5 puntos)

1.3 ¿Cómo sabe si sus datos se han transmitido con éxito o no? Razonad bien vuestra respuesta. (1 punto)

2.- Explicar brevemente para qué sirve el flag TC (Topology Change) de la BPDU de configuración. Concretar, además, quién lo activa y cuándo. (1,75 puntos)

3.- El nivel físico de una estación Ethernet ha entregado unos bits al usuario del servicio de nivel físico.

3.1. ¿A qué PDU (unidad de datos) corresponden esos bits? (0,5 puntos) 3.2. ¿Qué primitiva de servicio usará el proveedor de servicio MAC para entregar los datos correspondientes al nivel superior? Indicar los parámetros que lleva esta primitiva. (1 punto)

4.- Disponemos del escenario dibujado en la Figura 8.

Figura 8

4.1. Supongamos que la estación A1 envía un paquete IP a la estación E3. ¿Qué direcciones se indicarán en el/los paquete/s y en la/s trama/s? (1 punto) 4.2. Supongamos que en el instante t=0 la estación A1 empieza a enviar una trama con destino E3. ¿Cuándo empieza E3 a recibir la trama? Escribe la fórmula para el cálculo del retardo, dejando claro el significado de cada variable (no hay que hacer cálculos). (0,5 puntos)

10 estaciones

10 estaciones

LAN A

HUB 1HUB 1HUB 1HUB

13 estaciones

LAN BHUB 1HUB 1HUB 1HUB

10 estaciones

LAN C14 estaciones

LAN D

23 estacionesLAN E

A1 A2 A3 A4

E1 E2 E3 E4

x10

x10 x13

x10

x14

x23

ROUTER


102

Nos piden que hagamos el direccionamiento IP en esta red (Figura 8). Para hacerlo, el administrador de las direcciones IP nos proporciona la red 168.83.145.0/25.

En la LAN A hay 24 estaciones conectadas al router a través de tres conmutadores (switch);

En la LAN B hay 13 estaciones conectadas al router a través de un hub;

En la LAN C hay 10 estaciones conectadas al router a través de un hub;

En la LAN D hay 14 estaciones conectadas al router a través de un conmutador;

En la LAN E hay 27 estaciones conectadas al router a través de dos conmutadores.

Todas las cinco LAN están conectadas a un único router (ver Figura 8). Se prevé que en un futuro en estas subredes no se incrementará el número de estaciones, por lo que se pide una asignación óptima. No se pide seguir el RFC 950.

4.3. De cada subred, indicar la dirección de red y su máscara. (0,75 puntos)

Dirección de subred Máscara

LAN A

LAN B

LAN C

LAN D

LAN E

4.4. Indicar la dirección de broadcast de cada subred. (0,25 puntos)

LAN A

LAN B

LAN C

LAN D

LAN E

4.5. El rango de direcciones que se asignan a los dispositivos en cada subred. (1 punto)

Primera IP en uso Última IP en uso IP libres

LAN A

LAN B

LAN C

LAN D

LAN E


103

5.- Considerar el puente con identificador (ID) 25, tal como se muestra en la Figura 9. Las BPDU que se indican en la Figura 9 son las que el puente 25 recibe por sus puertos antes de definir su topología STP. Suponer que todos los puentes de la red tiene la misma prioridad y que los costes asociados a cada enlace son 1.

Figura 9

5.1. ¿Cuál es la topología STP que se determina en el puente 25? Completar la Tabla 4 con la información que se pide. (1 punto)

Parámetros puente 25

ID puerto/s raíz

ID puerto/s en estado de bloqueo

Coste de camino a la raíz (RPC)

ID puente raíz

Tabla 4

5.2. ¿Qué ID tiene el puente conectado al puerto 6 del puente 25? ¿Crees que la nueva configuración del puente 25 le puede afectar? En caso afirmativo, ¿cómo? Justificar la respuesta. (0,5 puntos)

Interconexión de redes Ejemplo de examen final

105

12 EJEMPLO DE EXAMEN FINAL

Teoría - BLOQUE 1. 20 preguntas. Test con afirmaciones verdaderas (V) o falsas (F). Sólo se tendrá en cuenta la respuesta indicada en el cuadrado que hay al lado de cada pregunta. Respuesta correcta: 0,1 punto, respuesta incorrecta: -0,1 punto.

T1. Una estación que quiera enviar un paquete a una estación fuera de su LAN, incluirá las direcciones MAC e IP del router en la trama y en el paquete, respectivamente.

T2. Las VLANs rompen los dominios de broadcast de una LAN.

T3. Un cambio de puerto bloqueado provoca el envío de una BPDU de tipo TCN por parte del puente que ha hecho el cambio.

T4. El mecanismo de acceso CSMA/CA garantiza que no habrá colisiones entre usuarios de la misma celda cuando utilicen el mecanismo opcional RTS/CTS.

T5. Cuando un puente recibe una BPDU de configuración con el flag TC activado inicia un cambio de puerto designado.

T6. Cuando la entidad de protocolo LLC recibe una LLC-PDU, según el tipo de LLC-PDU que ha recibido sabe qué tipo de servicio está ejecutando el proveedor del servicio LLC. El tipo de PDU se ve en el campo de control de la LLC-PDU.

T7. En las redes de telecomunicación es imprescindible definir la manera en que sus usuarios comparten los recursos comunes. Para ello se define un mecanismo de acceso al medio, como por ejemplo el Aloha.

T8. Un switch Ethernet con puertos 10/100 Mbps podrá adaptar la velocidad de transmisión entre 10 y 100 Mbps (por ejemplo, 60 Mbps) cuando recibe una trama PAUSE de control de flujo.

T9. El estándar IEEE 802.11 usa el DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) como mecanismo de acceso al medio entre usuarios de la misma celda, siempre que se configuren canales diferentes en celdas vecinas.

T10. Si el campo “longitud” de una trama Ethernet tiene el valor 1718, esta MAC-PDU contiene 1700 bytes de información de usuario y 18 bytes de cabecera.

T11. El formato de trama MAC IEEE 802.11 difiere con respecto a la trama MAC IEEE 802.3, entre otras cosas, por la presencia de hasta cuatro campos de direcciones que permiten discernir entre transmisor y origen de los datos, y entre receptor y destino de los datos.

T12. El Frame Bursting siempre permite mejorar la eficiencia en una LAN 1000Base-T Half-Dúplex cuando se deben enviar más de una trama seguidas.

T13. En una red WLAN 802.11b si el temporizador NAV ha llegado a cero y el medio se ha comprobado que está libre, después de haber finalizado el backoff, se puede transmitir con la seguridad que no habrá colisión.

T14. Si dos estaciones están conectadas a través de un switch, nunca han de indicar la dirección MAC del switch en las tramas que se envíen entre ellas.

T15. La dirección MAC (o física) de un dispositivo le identifica de forma unívoca independientemente de la red a la que pertenece, mientras que su dirección IP cambia según la red a la que pertenece el equipo.

T16. Un puente rompe los dominios de colisión entre usuarios conectados al puente por puertos diferentes.

T17. En el mecanismo de acceso al medio CSMA se escucha el canal antes de transmitir y, si el canal está libre, se transmite con la seguridad de no sufrir colisión, puesto que no hay nadie más transmitiendo.

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F

V F


106

T18. Un switch que utilice aprendizaje compartido para sus tablas SAT necesitará un backplane inferior que un switch que haga aprendizaje independiente.

T19. EL estándar IEEE 802.11b permite adaptar la velocidad de transmisión de cada usuario según la tasa de errores que hay dentro del canal en cada momento. En cualquier caso, la cabecera del PLCP se transmite a 1Mbps.

T20. Algunos dispositivos de interconexión de nivel 2 pueden ser VLAN-aware y tratar tramas con o sin etiquetas, siempre y cuando incorporen mecanismos de autonegociación para decidir la configuración de enlace de acceso o enlace troncal.

Teoría - BLOQUE 2. 2 preguntas cortas.

T21.- Según el modelo OSI, el nivel de capa N pide un servicio al nivel (escoger: superior; inferior; su nivel par en otro sistema). Para pedir dicho servicio, el usuario del servicio usa (escoger: una trama con un campo de control especial; una conexión en full dúplex; una primitiva de servicio). En el caso que el servicio pedido sea el de transferencia de datos sin conexión, el proveedor del servicio en el receptor deberá (escoger: extraer la cabecera de los datos; descodificar los datos recibidos; confirmar la recepción de los datos). La unidad de datos que la entidad de protocolo N recibe se llama (escoger: N_PDU; N_SDU; N-1_PDU). (1 punto)

T22.- ¿Qué tipo de direcciones (red, máquina o broadcast) son las siguientes direcciones IP y a qué subred pertenecen si tenemos una máscara de subred 255.255.224.0?

T22.1. 64.255.128.255 (0,5 puntos)

T22.2. 64.255.247.255 (0,5 puntos)

T23.- RIPE ha concedido a nuestra oficina de Correos el siguiente rango de direcciones públicas: 200.0.0.0. Sin tener en cuenta el RFC 950, ¿hasta cuántas subredes podemos crear, si en cada subred necesitamos identificar 30 empleados? Indicar la máscara que se usaría. (1 punto)

Aplicación - BLOQUE 3.

A1.- Considerar la red de puentes indicada en la Figura 1. Todos los puentes tienen la misma prioridad. Determinar la topología STP de la red y completar la Tabla. (1 punto)

Figura 1

ID de los puertos que sean: ID de los puertos que sean:

ID Puente

RPC raíz designado bloqueado ID Puente

RPC raíz designado bloqueado

30 78 41 84 50 93 62

ID 41 1

2

C = 1

C = 2

C = 21 ID 93 2

3

3

1 ID 62 2

3

1 ID 50 2

ID 84 1

2

1

2 ID 78 3

4

1

2 ID 303C = 1

C = 1

C = 1

C = 1

C = 3

C = 3

C = 1

V F

V F

V F


107

A2.- Considerar la red Ethernet 10BaseT de la Figura 2Figura .Suponer que, en el instante t = 0, la estación A envía una trama de longitud mínima destinada a la estación B.

Figura 2

2.1. ¿Cuál es el primer instante de tiempo en que la estación C puede enviar una trama hacia la estación A, sin que haya colisión? (1 punto)

A3.- Completar la tabla siguiente indicando el ID de los puertos que se han de configurar para que se puedan implementar las VLAN indicadas en el cuadro. Por ejemplo: en la primera fila (SWITCH con ID 1, SW1), en la primera columna (VLAN1), pongo el ID del puerto o de los puertos del SW1 que se ha/n de configurar para la VLAN1, en la cuarta columna (¿Etiquetas?) pongo el ID del puerto o de los puertos del SW1 que se ha/n de configurar para que envíe/n y reciba/n tramas etiquetadas, mientras que en la última columna (Híbrido) pongo el ID del puerto o de los puertos del SW1 que se ha/n de configurar como enlace híbrido. Además, indicar qué equipos tienen que ser VLAN-aware. (1,5 puntos)

Figura 3

Dispositivo VLAN 1 VLAN 2 VLAN 3 ¿Etiquetas? Acceso Troncal Híbrido

SWITCH ID 1

HUB ID 2

SWITCH ID 3

Tabla 2


108

ID de los equipos

VLAN-aware

Tabla 3

A4.- Queremos evaluar la eficiencia de canal desde el punto de vista del usuario del servicio MAC en una red Ethernet en half dúplex. Considerar que el nivel IP recibe una petición de servicio de envío de una IP-SDU de 5930 bytes y que la cabecera IP ocupa 20 bytes. Considerar que la arquitectura de protocolos del sistema en cuestión es la que a nivel 2 incluye los estándares IEEE 802.2 e IEEE 802.3. (1,5 puntos)

INTERCONEXIÓN DE REDES Colección de ejercicios · 2021. 5. 3. · Interconexión de redes Tema 1...

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