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Capa de Enlace de Datos La capa de enlace de datos definida por IEEE se subdivide en 2 subcapas Control de acceso al medio (MAC 802.3) Como transmitir tramas en el cable fsico. Gestiona direccionamiento fsico. Control de enlace Lgico (LLC 802.2) Identificacin de protocolos y encapsulacin. Funciona independiente de la tecnologa. Subcapa MAC (Medium Access Control) En una red broadcast, la informacin transmitida por una estacin es recibida por todas las estaciones conectadas a la red. Cada estacin examina la informacin y si es para ella la procesa, sino la descarta. La clave en cualquier red de tipo broadcast es determinar quin puede usar el canal? Subcapa MAC Los protocolos que determinan quin tiene derecho a transmitir en una red broadcast pertenecen a la subcapa MAC de la capa de enlace de datos. La subcapa MAC es de vital importancia en las redes LAN debido a que la gran mayora utilizan canales compartidos para su comunicacin. Protocolos de acceso al canal Existe una gran variedad de protocolos de acceso al canal, de los cuales veremos: ALOHA. Puro. Ranurado (slotted). CSMA. 1 persistente. No persistente. P persistente. CSMA/CD Aloha Creado en 1970s por Norman Abramson y sus colegas de la Universidad de Hawaii. Diseado para coordinar ondas de radio terrestres. Su ideologa es aplicable a las redes computacionales. El trmino Aloha es una expresin hawaiana que significa hola o hasta luego. Aloha Puro Idea bsica: que la estacin que requiera transmitir lo haga. Colisiones. Propiedad de retroalimentacin. Una estacin puede saber si hay una colisin simplemente sensando el canal. La retroalimentacin en una LAN es inmediata. Aloha Puro Si una trama fue destruda por una colisin, el emisor deber esperar un tiempo aleatorio y volver a transmitir. Sistemas de contencin: Multiples usuarios. Mtodos similares de transmisin. Canal comn. Generacin de conflictos. Througput: la canitdad de informacin que una red puede manejar en un cierto momento. Para maximizar aloha, o sea incrementar su throughput, establecemos tramas del mismo tamao. Aloha Puro Si dos tramas ocupan el mismo espacio durante el mismo perodo en el tiempo, se puede decir que estn colisionando en el medio por lo cual ambas sern desechadas. Usuario A B C D E Tiempo Eficiencia de Aloha Puro Cul es la eficiencia de Aloha Puro en el canal? La probabilidad que k tramas sean generadas en una ventana de tiempo se obtiene por la distribucin de Poisoon donde G es la media por trama: La probabilidad que sean cero tramas es e-g En un intervalo suficiente para dos tramas, la media de tramas generadas es de 2G. Througput Aloha Puro: S=Ge-2G Max G=0.5 Eficiencia 0.184 o 18%. !] Pr[ke GkG k Aloha Ranurado Divisin del espacio de tiempo continio a intervalos discretos. Sincronizacin con una estacin especial que emite un pip al inicio de cada intervalo de tiempo. Las computadoras no pueden transmitir cuando quieran, tienen que esperar cada ranura o espacio de tiempo. La eficiencia o utilizacin del canal es de S=Ge-G lo cual nos da un uso del canal del 37%. Protocolos de Acceso Mltiple Incrementan la utilizacin del canal. Monitorean el canal. Sus acciones dependen del sensado. Estos protocolos sensan el canal y dependiendo del estado de ste transmiten o esperan un tiempo aleatorio. Si hay colision se abortan las transmisiones. 1-P CSMA CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 1P: one persistent Tiene una probabilidad de 1 cuando transmite ya que encuentra el canal libre. Antes de mandar sensamos el canal. Si est libre se transmite. Sino se sigue escuchando hasta que se libere. Una vez liberado transmitimos sin ms que esperar. La demora de la propagacin de datos tiene un efecto importante en este protocolo. Causa de colisiones. Demora cero no garantiza que no haya colisiones debido a la ambicin de las estaciones por transmitir. N-P CSMA Non Persistent CSMA. Es un protocolo menos ambicioso que 1P. Antes de enviar se sensa el canal. Si esta libre se transmite. Si esta ocupado la estacin no monitorea de manera constante ni ambiciosa el canal. El N-P CSMA espera un tiempo aleatorio y vuelve a reiniciar el algorimo. Evita colisiones por ambicin. Introduce algo de demora por la espera aleatoria. Tiene mejor rendimiento que 1P. P-P CSMA P-Persistent CSMA. Se aplica a canales ranurados. Cuando una estacin est lista para transmitir sensa el canal y si est libre transmite con una probabilidad p. Sino esta libre pospone la transmisin con una probabilidad q = 1 p. Si encuentra el canal ocupado hace como si fuera una colisin y espera un tiempo aleatorio CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. Desarollado Originalmente por Xerox 1976. Estndar de IEEE 802.3 Si una estacin detecta una colisin, inmediatamente detiene la transmisin de una trama. Ahorro de ancho de banda. Mejor uso del canal. Algoritmo de contencin. Modelo Conceptual de CSMA CD Algoritmo de contencin Tiempo para determinar colisiones. Cunto tiempo tarda una estacin en detectar una colisin? El tiempo que tarda una seal en propagarse al canal? Por teorema de nyquist el tiempo de sampleo de una seal es igual o mayor a dos veces el componente de mayor frecuencia de la seal anloga. Sea T el tiempo total de propagacin en el canal. Sea E un instante antes de que la seal llegue al final del canal. Ttotal=2T-E para el perido de contencin. Deteccin de Colisin Una deteccin de colisin puede tomar hasta 2T. Resumen CSMA/CD Tres posibles estados 1. Contencin Perodo de Contencin: el intervalo de tiempo en el cual una trama es vulnerable a colisiones. = tiempo mximo de propagacin de la seal entre dos hosts. 2 = perodo de contencin. El perodo de contencin es un proceso anlogo. Dos seales de 0 volts pueden dar una tercera seal de cero volts y ser una colisin (requiere mtodos de codificacin de seal) 2. Transmisin. 3. Libre. Comparacin de Mtodos Protocolos IEEE 802 Protocolos para redes de area local. IEEE 802.1 Introduccin al set de estndars. Define las primitivas de las interfaces. IEEE 802.2 Control de Enlace Lgico (LLC). Parte superior de la capa de enlace de datos. IEEE 802.3 CSMA/CD. Estndar 1-P Persistente CSMA/CD IEEE 802.4 Token Bus. IEEE 802.5 Token Ring. Protocolos IEEE 802 *Son los importantes. Cruz son los que se quitaron. Flecha abajo son los que estan migrando. IEEE 802.2 Control de Enlace Lgico. Independiente de la tecnologa. Opciones de servicio: Entrega no confiable de packetes. Servicio con ACKs de entrega de datagramas. Servicio confiable orientado a conexin. Esconde las diferencias entre las distintas redes definidas por IEEE 802.x Provee un formato e interface nica a la capa de red. IEEE 802.2 y 802.3 IEEE 802.3 CSMA/CD Desarrollado inicialmente por Xerox en 1976. Comercializado a finales de los 70s. Estandar en IEEE 802.3 Bases Aloha. Xerox CSMA. Cableado 802.3 Cableado IEEE 802.3Tipos de cableado en Ethernet 10 BASE 5 Velocidad Modo de Transmisin Distancia x 100 metros Baseband = 1 onda portadora Broadband = multiples ondas portadoras Cableado en Ethernet Tres tipos de Cableado(a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T. Elementos del Cableado Transceivers: Contienen componentes electrnicos que se encargan del carrier y de la deteccin de colisin. Transmite y recive seales en el canal. Las estaciones se pueden instalar de manera rpida sin botar la red general (solo mientras se instala el transciever. Repetidores: Reciben, aplifican y retransmiten los datos. Uso en redes amplias. Dispositivo de la capa fsica. Terminadores: Evita reflecciones de la seal. Son indispensables para terminar el bus. Cableado Topologas:(a) Lineal, (b) Espina (c) rbol, (d) Segmentada. Ethernet Arquitectura Original de Ethernet Topologia de Bus. Codificacin de la Seal Codificaciones Manchester. Cdigo en el cual la seal y el reloj estan combinados para formar una seal que se sincronize automticamente. Cada bit contiene una transicin en el punto medio del perodo del bit. La direccin de la transicin determina si es un uno o un cero. Manchester Diferencial. Variacin de Manchester bsico. 1 como bit indica ausencia de transicin. 0 como bit indica cambio o transicin. En ambos casos se respeta la transicin en el punto medio del perodo del bit. Mtodos de Codificacin (a) Binary encoding, (b) Manchester encoding,(c) Differential Manchester encoding. Cableado IEEE 802.3 Caract. Operacionales Ethernet10 BASE 510 BASE 210 BASE T10 BROAD 36 Velocidad de Trans. Mbps 1010101010 Protocolo de Acceso CSMA/CDCSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CD SealizacinBasebandBasebandBasebandBasebandBroadband Codificacin de Datos ManchesterManchester Manchester Manchester Manchester Max Long x Segmento mts 5005001851001800 Estaciones / Segmento 1001003012-hub100 Medio50ohm coax grueso 50 ohm coax grueso 50 ohm coax delgado Cable trenzado 75 ohm coax TopologaBusBusBusEstrellaBus IEEE 802.3 Subcapa MAC a)Trama Ethernetb) Trama IEEE 802.3 Trama IEEE 802.3 Prembulo: 7 bytes cuyo patrn es 101010... Utilizada para la sincronizacin. Start of delimiter: 1 byte cuya secuencia siempre es 10101011. Indica el inicio de una trama. Destination Address y Source Address 48 bits, especifca la direccin destino de la trama o la direccin de orgen. Es una direccin fsica o MAC. Length: Indica el tamao del campo de datos de una trama. Tamaos vlidos desde 0 a 1500 bytes. Trama IEEE 802.3 Data: 0 a 1500 bytes. Tamao mnimo especificado de una trama por IEEE es de 64 bytes (incluye encabezado e informacin). PAD: (0 a 46 bytes) Si la porcin de datos de la trama es menor a 46 bytes se utiliza el pad para rellenar la trama. Checksum: (4 bytes) Chequeo de errores.IEEE 802.5 Token Ring Originalmente desarrollado por IBM en los aos setenta. Es la red de tipo lan primaria utilizada por IBM. Estandar 802.5 basado en token ring de IBM lo que garantiza compatibilidad. IEEE 802.5 Token Ring Comparando IBM Toke

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