Redes de Computadores Departamento C.Computación Universidad de Alcalá 1 Capa de ENLACE TEMA 5...

Redes de Computadores

Departamento C.Computación

Universidad de Alcalá 1

TEMA 5

CapaCapadede

ENLACEENLACE




Capa de Enlace Objetivos

• El objetivo es el transporte de datos de manera fiable y libre de errores, otra función es la de regular el flujo de datos debido a la diferencia de velocidades entre equipos.

• La unidad se denomina TRAMA.

• Proporciona un interface definido de servicios al nivel de red

• Servicios sin acuse sin conexión

• Servicios con acuse sin conexión

• Servicios con acuse orientado a conexión




Capa de Enlace

Tipos de Enlace • Enlaces Punto a Punto.

• Enlaces Multipunto

A B

A B

C

D




Capa de Enlace

Tipos de Estaciones

– Primarias (Master).

– Secundarias (Slave).

– Balanceadas.

Tipos de Estaciones

– Centralizados

– Balanceados

– Distribuidos




Capa de Enlace

Técnicas de Acceso al Medio

– Reserva.

– Sondeo.

– Selección.

– Contienda

– Paso de testigo

Tipos de servicios

– Orientados a conexión.

– No orientados a conexión.




Capa de Enlace Protocolos Elementales de

Enlace de Datos Los protocolos de enlace de datos pueden

proporcionar control de errores para retransmitir los marcos dañados o perdidos, además de proporcionar control de flujo de manera conveniente.

• Conceptos sobre EficaciaExisten tres clase de errores:

• Aleatorio( ruido blanco o gausiano).

• Ráfagas.

• Desvanecimiento.

Definimos la probabilidad de error de bloque

Peb = 1-(1-p)n

siendo p.- la probabilidad de error de un bit.

n.- número de bits.

si p<< 1 => Peb = p ·n





Enlace de Datos

• Conceptos sobre Eficacia (cont)Los errores se detectan o corrigen añadiendo

a la trama una información adicional redundante.

El Caudal Eficaz (S, U ó Cef) medirá la eficacia del envío de datos sobre los datos de usuario.

El Tiempo de Transmisión de una trama de datos, ts , viene definido por:

donde m .- número de bits de control de la trama. n .- número de bits de usuario de la

trama.

El Tiempo de asentimiento de una trama de datos tas es

el tiempo transcurrido desde el fin del envío de una

trama hasta recibir la trama de control.

ts = Ls

Vt=

m+n

Vt

tas= 2tp + m

Vt




• Conceptos sobre Eficacia (cont)El Número medio de Transmisiones de una trama de

datos viene definido por:

El Tiempo de giro es el tiempo que tarda el receptor de

una trama de datos en contestar a la misma.

Nt = 1

1-Peb


Enlace de Datos




• Técnicas ARQ (Automatic Repeat Request)

Este tipo de técnicas permite la retransmisión de la trama errónea valiendose de los códigos detectores de error, ante canales con demasiado ruidoso son poco eficientes.

ARQ SIMPLE (Send/Stop & Wait)Es usado sobre canales semiduplex.

Tp .- Tiempo de propagación de una trama.Tix .- Tiempo de transmisión de una trama.Tip .- Tiempo de proceso en receptor.Tax .- Tiempo de transmisión de ACK.Tap .- Tiempo de proceso en transmisor

Tt = Tix + Tip + Tax + 2Tp

I(n) I(n+1)

I(n) I(n+1)

TX

RX

Tp Tix Tip Tp Tap

Tax

ACK(n) ACK(n+1)

tiempo


Enlace de Datos




ARQ SIMPLE (cont)

I(n) I(n)

I(n) I(n)

TX

RX

ACK(n) ACK(n)

tiempo

Comienza contadorde tiempo

Expira contadorde tiempo

*

I(n) I(n)

I(n) I(n)

TX

RX

1

ACK(n)

tiempo

Comienza contadorde tiempo

Expira contadorde tiempo

*


Enlace de Datos




ARQ SIMPLE (cont)La eficacia del método viene dada por

donde a= Tp/Tt

si consideramos la probabilidad de error, tendremos

ARQ Envío Selectivo (Go Back-N)Se utiliza sobre canales semiduplex. Las tramas se

envían numeradas y de forma continua y su numeración será de 0 a m-1.

La ventana deslizante son los números de secuencia de trama que en un momento dado están en memoria pendientes de asentimiento, su tamaño máximo es N = m-1 para evitar duplicidades de ramas en el receptor. Los asentimiento viene numerados. ACKn y NACKn.

S =1

1 + 2a


Enlace de Datos

S =1-p

1 + 2a




ARQ Envío Selectivo(cont)La superposición o Piggybacking es una técnica que se

usa para mejorar la eficacia cuando se dispone de canales Full-Duplex.

El throughtput ideal máximo

viene dado por :

Si hacemos tt = 1 entonces a = tp

• Luego si N > 2a+1 la confirmación retorna antes de finalizar la ventana luego S= 100%

• Si N < 2a + 1 se acepta la ventana de emisión en un tiempo to +N

Sin embargo si añadimos la probabilidad de error obtendremos:


Enlace de Datos

S =N

1 + 2a

S =1-p

1 + 2ap

S =N(1-p)

(1 + 2a)(1-p+Np)

si N >= 2a+1

si N < 2a+1




ARQ Envío Selectivo(cont)N > 2a+1

N < 2a+1


Enlace de Datos

to

to+a

to+a+1

to+2a+1

comienzo delprimera frame

Frame a Frame 1Frame 2.................................

Frame a+1 Frame 2Frame 3.................................

comienzo del ACK primera frame

Frame 2a+1 Frame a+2Frame a+3.................................

ACK 1

to

to+a

to+a+1

to+2a+1

comienzo delprimera frame

Frame a Frame 1Frame 2.................................

Frame a+1 Frame 2Frame 3.................................

comienzo del ACK primera frame

Frame N Frame a+2Frame a+3

ACK 1

.......................

..........




ARQ Envío Continuo (Selective Repeat)Se utiliza sobre canales duplex.Se solicitará el reenvío

de aquellas tramas erróneas, pudiendo entonces llegar desordenadas.

La eficacia del método viene expresada :

siendo p la probabilidad de error.


Enlace de Datos

S = 1-p

S =N(1-p)

(1 + 2a)

si N >= 2a+1

si N < 2a+1

ACK

1 2 3 4 5 2 7 0 1 2 0 4

1 6

2 0

TX

RXNACK




El tratamiento y corrección de errores es otra de las labores de la capa de enlace.

– Códigos DetectoresParidad

Checksum Block

CRC

– Códigos CorrectoresHamming

Capa de Enlace Tratamiento de Errores




Se utilizan para comunicar con el nivel par del interlocutor estableciendo sincroniza-ción y control de comunicación.

HDLCHDLC (High Level Data Link Control)– Protocolo orientado al bit.– Utilizados en enlaces de alta y baja capacidad.– Alta seguridad

Una variante es LAPB utilizada en X.25

La estructura de la trama es

Las tramas de control son similares a LAPD de X.25 referidas en el Tema 3

La superposición o Piggybacking es una técnica que se usa para mejorar la eficacia.

Capa de Enlace Protocolos de Enlace de Datos

Guion DIRECCIÓN CONTROL DATOS CRC Guion

8Bits 8 ó 16Bits 8 ó 16Bits 0 a N 16 ó 32 Bits 8Bits




HDLCHDLC (cont.)Algunas variantes utilizan subconjuntos de órdenes las

cuales se agrupan en tres grupos:

– UA.- Modo Asíncrono

– UN.-Modo Normal

– BA.- Modo Balanceado Asíncrono(X.25)

Ejemplo:

UN,3,4 Modo normal, rechazo selectivo, Información no numerada

BA,2,8 Modo balanceado asíncrono, rechazo simple, Sin respuesta en la trama de información.





PPPPPP (Point-to-Point Protocol)Es un protocolo de enlace para las líneas punto a punto

definido en RFC 1661, realiza detección de errores, reconoce múltiple protocolos, permite la negociación de IP en el momento de la conexión.

El formato de trama es similar a HDLC

En el campo protocolo indica la clase de paquete que contiene:

• si comienza por 0 son protocolos de la capa de red tales como IP, IPX, OSI, CLNP, XNS.

• si comienza por 1 se utiliza para otros protocolos.


01111110DIRECCIÓN11111111

CONTROL00000011 DATOS CRC 01111110

8Bits 8 Bits 8 Bits 0 a N 16 ó 32 Bits 8Bits

Protocolo

16 ó 32 Bits




En las redes de área local la capa de enlace se divide en dos subniveles

Los estándares IEEE están relacionados con el modelo ISO como muestra la figura

Capa de Enlace LAN y Enlace de Datos

Capa de RED

802.2

MAC

Capa de FÍSICA

Capa de ENLACE

Logical Link Control

Medium Acces Control802.3

CSMA /CD

4

802.4

TOKEN BUS

802.5

TOKENRING

Capa FÍSICA

MÉDIO DE TRANSMISIÓN

Capa de RED

LLC

MAC

Capa de FÍSICA

Capa de ENLACE

Logical Link Control

Medium Acces Control




• MAC en 802.3– Se utiliza CSMA-CD – No comprueba errores– No existen tramas de control

MAC en 802.5

SD .- Delimitador de comienzo ED .- delimitador de fin.

AC .- Control de acceso FS .- Estado de la trama.

FC .- Control de trama

Las direcciones y CRC son similares a 802.3.


Comienzotrama

DESTINO ORIGEN DATOS CRCFin

trama

2 ó 6 Bytes 2 ó 6 Bytes 46 a 1500 Bytes

LONG.DATOS

2 Bytes8 Bytes 4 Bytes 8 Bytes

SD AC FC

1 Bytes 1 Bytes1 Bytes

TOKEN

DESTINOORIGEN DATOS CRC

2 ó 6 Bytes 2 ó 6 Bytes VARIABLE 4 Bytes

SD AC FC

1 Bytes 1 Bytes1 Bytes

ED FS

1 Bytes1 Bytes




• LLCNo independiza del método de acceso al medio proporcionando

servicios al nivel de red, orientados a conexión o no orientados a conexión.

– No orientados a conexiónL_DATA.request (local-address, remote address, l_sdu, service_class)

L_DATA.indication (local-address, remote address, l_sdu, service_class)

– Orientados a conexión• Conexión

L_CONNECT.request (local-address, remote address, service_class)

L_CONNECT.indication (local-address, remote address, service_class)

L_CONNECT.response (local-address, remote address, service_class)

L_CONNECT.confirm (local-address, remote address, service_class)

• TransferenciaL_DATA_CONNECT.request (local-address, remote address, l_sdu)

L_DATA_CONNECT.indication (local-address, remote address, l_sdu)

L_DATA_CONNECT.response (local-address, remote address, l_sdu)

L_DATA_CONNECT.confirm (local-address, remote address, l_sdu)

• ConexiónL_DISCONNECT.request (local-address, remote address)

L_DISCONNECT.indication (local-address, remote address, reason)

L_DISCONNECT.response (local-address, remote address)

L_DISCONNECT.confirm (local-address, remote address,status)





• LLC (CONT)

Servicios básicos


L_DATA.request

L_CONNECT.request

L_DATA.indication

usuario corresponsal

L_CONNECT.indication

L_CONNECT.response

L_CONNECT.confirm

NOC

OCconnect

dataL_DATA_CONNECT.request

L_DATA_CONNECT.indication

L_DATA_CONNECT.confirm

L_DATA_CONNECT.response

disconnectL_DISCONNECT.request

L_DISCONNECT.indication

L_DISCONNECT.confirm

L_DISCONNECT.response

LLC

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