mac: tecnicas de acceso al medio

TÉCNICAS DE CONTROL DE ACCESO AL MEDIO

Castillo Mariños, EdwardGutierrez Burgos, Luciano

Noel Fernández, RichardLeón Angulo Yhody

REPARTICIÓN

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• Conocida como control de acceso al medio. Entre las diferentes implementaciones de los protocolos de la capa de enlace de datos, hay diferentes métodos de control de acceso a los medios.

• Conjunto de reglas que definen la forma en que un equipo coloca los datos en la red y toma los datos del cable. Una vez que los datos se están moviendo en la red, los métodos de acceso al medio ayudan a regular el flujo del tráfico de la red.

Multiplexación por división en frecuencia - FDM• Ancho de banda dividido en un número

determinado de slots o segmentos independientes. Cada segmento lleva una señal de información, como por ejemplo un canal de voz.

• La función del multiplexor es desplazar la señal de frecuencia.

• El demultiplexor filtra y traslada de nuevo la señal a su frecuencia original.

• FDM es posible sólo cuando el ancho de banda disponible del medio de transmisión es superior que el ancho requerido por las señales a transmitir. Para prevenir problemas de interferencias los canales están separados por bandas de guardia, que son porciones de espectro que no se usan.

• Principales problemas– Crosstalk: ocurre cuando los espectros de dos señales

adjacentes se solapan significativamente. Por ejemplo en caso de señales de voz, cuyo ancho de banda significativo está en torno a los 3100Hz, un ancho de canal de 4KHz es suficiente.

– Ruido de intermodulación: en un enlace largo, los efectos no lineales de los amplificadores sobre la señal pueden producir componentes frecuenciales en otros canales.

Multiplexación Síncrona por División en el Tiempo - TDM Síncrona

• Sólo es posible cuando la tasa binaria del medio de transmisión es mayor que la de las señales binarias a transmitir.

• Se pueden enviar múltiples señales digitales, o analógicas que actúan de portadoras de datos digitales, intercalando trozos de cada señal en el tiempo.

• La TDM síncrona asigna de forma fija las ranuras de tiempo a cada señal de entrada.

• El multiplexor TDM construye tramas con cada una de las entradas de datos que tiene. Estas tramas están constituidas por celdas que pueden tener diferentes longitudes, por ejemplo un bit o un carácter.

METODO ALOHA

Uno de los primeros diseños de redes de ordenadores, la red ALOHA, fue creada en la Universidad de Hawái en 1970 bajo la dirección de Norman Abramson.

El protocolo ALOHA es un protocolo del nivel de enlace de datos para redes de área local con topología de difusión

Si tienes datos que enviar, envíalos.

Si el mensaje colisiona con otra transmisión, intenta reenviarlos más tarde.

ALOHA puro

permitir que los usuarios transmitan cuando tengan datos por enviar.

Si existe una colisión espera un tiempo aleatorio tras el cual retransmite la trama.

Detecta colisiones (trama destruida).

ALOHA ranurado

Divide el tiempo en intervalos discretos llamados ranuras (existe sincronización basada en el tiempo de transmisión de una trama).

Deben transmitir al comienzo de una ranura (permite finalizar las tramas que se transmiten en ese instante)

TECNICAS DE ACCESO AL MEDIO

CSMACSMA/CD

CSMA

CSMA Persistente – 1

• El protocolo se llama persistente-1 porque la estación transmite con una probabilidad de 1 cuando encuentra que el canal está inactivo.

• Estaciones que desean transmitir escuchan el medio identificando si se está usando en ese momento por otra estación:– Si el medio esta libre y tiene info que transmitir la transmite.– Si el medio está ocupado espera a que quede libre.

• Pueden existir colisiones debido a retardos de propagación (t).• Aun sea el retardo = 0, habrá colisiones, puesto que el protocolo

es muy “egoísta”.

Dia

gram

a de

fluj

opr

otoc

olo

CSM

A pe

rsis

tent

e - 1

Escucha persistentemente el canal.

CSMA – No Persistente• En éste se hace un intento consciente por ser

menos egoísta que en el previo.• Diferencia:– Si el canal ya está en uso, la estación no lo escucha de

manera continua a fin de tomarlo de inmediato al detectar el final de la transmisión previa. En cambio, espera un periodo aleatorio y repite el algoritmo.

• Pro y Contras: mejor uso del canal pero produce mayores retardos

Dia

gram

a de

fluj

opr

otoc

olo

CSM

A N

o Pe

rsis

tent

e

Mas bien de estar escuchando P el

canal para tomarlo de inmediato L,

espera un tiempo aleatoria para volver

a escuchar

CSMA PERSISTENTE – P• Se aplica a canales ranurados.• Se escucha el canal y si está en reposo (ranura libre)

– las estaciones transmiten con probabilidad p– La estación se espera a la siguiente ranura con probabilidad 1-p

• Si en ese tiempo otra estación ha comenzado a transmitir esperará un tiempo aleatorio y comenzará de nuevo

• Si canal ocupado espera la siguiente ranura y aplica el algoritmo de nuevo.

• Con este método se pretende minimizar las colisiones y el tiempo en el que el canal está desocupado.

CSMA / CD – IEEE 802.3 EtherNet.

• El IEEE 802 ha desarrollado una serie de estándares. En cada estándar se especifica la técnica de acceso al medio (MAC), además de diversas opciones de medios de transmisión con distintas velocidades

Algunos proyectos IEEE 802• 802.3: Ethernet• 802.3u: Fast Ethernet.• 802.3x. Ethernet Full dúplex y control de flujo.• 802.3z: Gigabit Ethernet.• 802.3ab: Gigabit Ethernet en cable UTP-5.• 802.3ad: Agregación de enlaces.• 802.3ae: 10 Gigabit Ethernet.

CSMA con detección de colisiones

• MEJORAS:– ALOHA: Ninguna estación comienza a transmitir cuando

detecta que el canal está ocupado. – CSMA (1-np-p): Las estaciones abortan sus transmisiones

tan pronto como detecten una colisión.– La terminación pronta de tramas dañadas ahorra tiempo y

ancho de banda.

Estados Posibles• Transmisión: En el punto marcado t0, una estación ha

terminado de transmitir su trama.• Inactivo: cuando todas las estaciones están en reposo (por ejemplo,

por falta de trabajo).• Contención: El tiempo que se tarda en detectar la colisión es como

máximo el doble del tiempo de propagación de un extremo a otro del cable

• Por lo cual, CSMA/CD consistirá en periodos alternantes de contención y transmisión.

CSMA/CD

algoritmo de backoff

FORMATO DE LA TRAMA 802.3• Preámbulo: 1010101010101010101010101010..... Sincronización E-R.• SFD (Start of Frame): 10101011. Indica inicio de trama.• DA: Dirección destino, puede ser individual (0 bit 1), de grupo o global.• SA: Dirección origen, siempre individual.• Longitud/Tipo: Longitud del campo LLC en octetos o tipo de trama

(Ethernet), que indica al receptor qué hacer con la trama. • DATOS: max=1500 min=46, para asegurar que en caso halla una colicion ,

todas las estaciones lo sepan. Retardo 2T• REL O PAD: Relleno para asegurar que el CSMA/CD funciona bien.• FCS: Código CRC de 32 bits para la trama excluyendo Preámbulo, SFC y FCS

– FIN DE TRAMA

METODO DE RESERVA

Centralizados Distribuidos

TECNICAS

Bip Map(Mapa de bits)

• PERMITE ESTABLECER UN ORDEN JERÁRQUICO ENTRE LAS ESTACIONES. • TODAS LAS ESTACIONES CONOCEN QUE DESEAN

HACER LAS OTRAS ESTACIONES.• ES EL PROTOCOLO SIN COLISIÓN MÁS SIMPLE.

0 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1

8 ranuras de contencion

1 3 7

Paquetes

1 5

8 ranuras de contencion

0 1 2 3 4 5 6 7

1 1

Paquetes

BRAP (RECONOCIMIENTO DE DIFUSION CON PRIORIDADES ALTERNAS)

La asimetría que tiene el sistema del mapa de bits y el poco rendimiento que se consigue cuando hay poca carga se

evitan con esta tecnica.

Las estaciones con alta numeración obtienen un servicio mejor que las estaciones con numeración baja.

Es que ante situaciones de baja carga, la estación siempre tendrá que esperar a que termine el período de muestreo

actual

0 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1

8 ranuras de contencion

1 3 7

Paquetes

1 5

8 ranuras de contencion

0 1 2 3 4 5 6 7

1 1

Paquetes

SLOTTED RING (ANILLO RANURADO)

• Es una tecnica de reserva explicita con control distribuido aplicada a una topologia en anillo.

• Cuando una estación desea transmitir espera una ranura vacía y la marca como ocupada insertando su trama en la misma.

• El anillo está dividido en un número fijo de ranuras de un determinado número de bits capaz de transportar una única trama MAC (cada una).

TÉCNICAS DE SELECCIÓN

Concepto

Características

CLASIFICACION DE TÉCNICAS DE SELECCIÓN

Técnicas de selección

Daisy Chaining Sondeo (Polling)

Lista Paso de Testigo Hub Polling

testigo en Anillo Testigo en Bus

TÉCNICA DAISY CHAINING

HILO

PULSOS

TECNICA DE SONDEO

Sondeo Por Lista

Hub Polling

SONDEO POR LISTA

Dispositivo Central

Nodos

HUB POLLING

Token R ing y

Bus( P a s o d e t e s t i g o )

1969 1970 1982 1984 1985

E. E. Newhall diseño una red Token-Ring

Desarrollado por IBM, con topología lógica en anillo y técnica de acceso de paso de testigo.

IBM publica por primera vez su topología de Token-Ring en marzo

llegó a ser un standard de ANSI/IEEE

IBM anunció un producto Token-Ring

Topología Lógica: Estación

MAU

Topología Física en Token Ring:

Topología Física en Bus:

Topología Física en Bus (Interfaz):

Interfaz

Características

Topología: anillo lógico, estrella física. Toda la información viaja en una sola dirección a lo largo del circulo formado por el anillo. Cada estación se conecta a otras. Cada nodo siempre pasa el mensaje, si este mensaje es para él, entonces lo copia y lo vuelve a enviar. Número maximo de nodos por red 260. En la implementación es posible diseñar anillos que permitan saltar a un nodo que este fallando. Resultan más caras que las ethernet, pero son más estables.

Altamente susceptible a fallas. Una falla en un nodo

deshabilita toda la red

No requiere de enrutamiento. Requiere poca cantidad de cable. Fácil de extender su longitud

VENTAJAS

DESVENTAJAS

T

Desea Transmitir

TA

B TTT

T

FUNCIONAMIENTO

Formato del testigo:

SD AC ED

3 bytes

SD: Delimitador de comienzoAC: Control de accesoED: Delimitador de final

Preámbulo[1-3]: Varia con la velocidad de transmisión del bus. Su duración es de un Byte para un bus a 1 Mbps y de 3

bytes para 10 Mbps

Delimitador de comienzo y final[1]: Son una codificación analógica de símbolos diferentes al 0 y al 1.

Control de trama[1]: Lleva la prioridad de la trama y un indicador que indica a la estación destinataria si ha de

realizar acuse de recibo; dado que no contiene al testigo.

Formato de la trama en bus:

Campo de control Nombre Significado

00000000 Reclamo-Testigo Reclamo del testigo durante la inicialización del anillo.

00000001 Solicito-Sucesor-1 Permiso para que las estaciones entren al anillo.

00000011 Quién-Sigue Recuperación del testigo perdido

00000100 Resuelve-Contienda Cuando múltiples estaciones quieran entrar al anillo.

Ejemplo :

Control de Trama :

Control de trama[1]: Lleva la prioridad de la trama y un indicador que indica a la estación destinataria si ha de

realizar acuse de recibo.

Dirección de Destino y origen[2 ó 6]: Indican hacia quién o desde quién se envía la trama.

Datos[0-8182]: Hasta 8182 bytes si las direcciones son de 2 bytes y hasta 8174 si son de 6 bytes.

Código de Redundancia(CRC)[4]: 4 bytes que corresponden a una suma de verificación para comprobar que la trama

llegó en buen estado.

Formato de la trama en bus:

SD= Delimitador de comienzoAC= Control de AccesoFC= Frame ControlRI= Routing Information (opcional)V= Code violationPM= Priority ModeT= Token BitMC= Monitor CountPR= Priority ReservationFF= Frame formalR= Reserved

SD AC FC Dirección Dest.

Source address. RI data Frame Check

secuence ED FS

v v 0 v v 0 0 0

Bits0-7

PM T MC

PR FF RR Control

Bits5-70-2 3 4 0-1 2 3 4-7

Bits0-76 7

Bits0-5

V 1 V V 1 1 E A C R R A C R RV

ED= Delimitador de FinalFS= Frame StatusI= Intermediate Frame biteE= error detected bitA= Address Recognized bitsC= Frame Copied bits

Bits Bits Bits0-7 0-2 0-73 4 5-7

Access ControlEnding

DelimeterStarting

Delimeter

T MC

PM PR0v v v 0 0 0 v v v v1 1 0 0v

1.- A=0 y C=0 2.- A=1 y C=03.- A=1 y C=1

Prioridad

Formato de la trama en Token Ring:

Estación Supervisora

T

?10 msMANTENIMIENTO DEL ANILLO :

PASO DE TESTIGO EN BUS

PASO DE TESTIGO

EN ANILLO

Reclamo de testigo

T

¿La Trama de envio cabe en el anillo?:

1

1 0 1 1 0 …1 11 00

0110

Vaciar Anillo

Conclusión• 802.4: Estaba pensando en términos de utilización

para ordenadores que controlan máquinas dentro de entornos industriales.

• 802.5: Estaba principalmente interesado en la automatización de oficinas, en donde la existencia de algún fallo, podrá tolerarse como precio por tener un sistema mucho más sencillo.

Si el 804.4 es, en efecto, más fiable que el 802.5, es materia de discusión.