FORMATO CSMA/CD Y CSMA/CA

FORMATO CSMA/CD Y CSMA/CAEstrella Azeneth Felix Rojas Mtodos de acceso

El mtodo de acceso a red es la manera de controlar el trfico de mensajes por la red. Hay dos mtodos de acceso de uso generalizado en redes locales: el acceso por contencin (acceso aleatorio) y el acceso determinstico.El mtodo de acceso por contencin permite que cualquier usuario empiece a transmitir en cualquier momento siempre que el camino o medio fsico no est ocupado. En el mtodo determinstico, cada estacin tiene asegurada su oportunidad de transmitir siguiendo un criterio rotatorio.

Acceso por contencin, aleatorio o no determinstico

Los mtodos aleatorios o por contencin utilizan redes con topologa en bus; su seal se propaga por toda la red y llega a todos los ordenadores. Este sistema de enviar la seal se conoce como broadcast.El mtodo de contencin ms comn es el CSMA(Carrier Sense Multiple Access) o en castellano Acceso Multiple Sensible a la Portadora. Opera bajo el principio de escuchar antes de hablar, de manera similar a la radio de los taxis. El mtodo CSMA est diseado para redes que comparten el medio de transmisin. Cuando una estacin quiere enviar datos, primero escucha el canal para ver si alguien est transmitiendo. Si la lnea esta desocupada, la estacin transmite. Si est ocupada, espera hasta que est libre.

Historia CSMA/CDUna red en donde los equipos pueden transmitir de forma simultnea varios paquetes es propensa a sufrir colisiones que generan, en el mejor de los casos, retardos en la entrega de estos paquetes y, en otros, la prdida de informacin. Para evitar estas situaciones se desarrollaron las tcnicas de control de acceso al medio.

Las bajas prestaciones de los primeros mecanismos empleados: Aloha y Aloha ranurado, provocaron la aparicin de nuevas tcnicas encaminadas a la gestin ms eficiente de los recursos de una red, dando lugar al protocolo CSMA y posteriormente a su evolucin CSMA/CD (CSMA con deteccin de colisiones).

Historia CSMA/CDCSMA/CD supone una mejora sobre CSMA, pues la estacin est a la escucha a la vez que emite, de forma que si detecta que se produce una colisin, para inmediatamente la transmisin.La ganancia producida es el tiempo que no se continua utilizando el medio para realizar una transmisin que resultar intil, y que se podr utilizar por otraestacin para transmitirDefinicin En comunicaciones, CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) acceso mltiple con escucha de portadora y deteccin de colisiones, es un protocolo de acceso al medio compartido. Su uso est especialmente extendido en redes Ethernet donde es empleado para mejorar sus prestaciones.

En CSMA/CD, los dispositivos de red escuchan el medio antes de transmitir, es decir, es necesario determinar si el canal y sus recursos se encuentran disponibles para realizar una transmisin. Adems, mejora el rendimiento de CSMA finalizando el envo cuando se ha detectado una colisin.Trama de transmisin CSMA/CDSe define a una trama de transmisin como el grupo de bits en un formato particular con un indicador de seal de comienzo de la trama.El formato de la trama permite a los equipos de red reconocer el significado y propsito de algunos bits especficos en la trama. Una trama es generalmente una unidad lgica de transmisin conteniendo informacin de control para el chequeo de errores y para el direccionamiento.

Trama de transmisin CSMA/CDLa trama empleada en CSMA/CD (IEEE 8023.3) est formada por ocho campos:El prembulo, formado por 7 octetos, es el encargado de que el receptor pueda sincronizarse con el emisor, de forma que pueda localizarse el principio de la trama.Delimitador de inicio: es un byte empleado para indicar al receptor el inicio de la trama.Direccin de destino: contiene la direccin fsica (MAC) del equipo destinatario de la trama.Direccin de origen: contiene la direccin MAC de la estacin emisora de la trama y tiene un formato similar al de la direccin de destino.

Trama de transmisin CSMA/CDLongitud: indica la longitud del campo de datos que se encuentra a continuacin. Es necesaria para determinar la longitud del campo de datos en los casos que se utiliza un campo de relleno.Informacin: contiene los datos transmitidos. Es de longitud variable, por lo que puede tener cualquier longitud entre 42 y 1500 bytes.Relleno: es usado para que la trama alcance la longitud mnima requerida. Una trama debe contener un mnimo nmero de bytes para que las estaciones puedan detectar las colisiones con precisin.Chequeo: contiene un cdigo de redundancia cclica de 32 bits. Es utilizada como mecanismo de control de errores en la transmisin.

FuncionamientoEl mtodo de acceso CSMA/CD que se usa en Ethernet ejecuta tres funciones:

Transmitir y recibir tramas de datosDecodificar tramas de datos y verificar que las direcciones sean vlidas antes de transferirlos a las capas superiores del modelo OSIDetectar errores dentro de los tramas de datos o en la red

FuncionamientoCSMA/CD opera de la siguiente manera:Una estacin que tiene un mensaje para enviar escucha al medio para ver si otra estacin est transmitiendo un mensaje.Si el medio esta tranquilo (ninguna otra estacin esta transmitiendo), se enva la transmisin.Cuando dos o ms estaciones tienen mensajes para enviar, es posible que transmitan casi en el mismo instante, resultando en una colisin en la red.Cuando se produce una colisin, todas las estaciones receptoras ignoran la transmisin confusa.Si un dispositivo de transmisin detecta una colisin, enva una seal de expansin para notificar a todos los dispositivos conectados que ha ocurrido una colisin.

FuncionamientoLas estaciones transmisoras detienen sus transmisiones tan pronto como detectan la colisin y se ejecuta un algoritmode backoff(o de postergacin) que consiste en esperar un tiempo aleatorio antes de volver a intentar la transmisin.Durante los 10 primeros intentos el valor medio del tiempo de espera se duplica mientras que durante los 6 siguientes intentos adicionales, se mantiene. Tras 16 intentos fallidos, el algoritmo notificar un error a las capas superiores.

FuncionamientoEl protocolo CSMA/CD funciona de algn modo como una conversacin en una habitacin oscura. Todo el mundo escucha hasta que se produce un periodo de silencio, antes de hablar (CS, deteccin de portadora). Una vez que hay silencio, todo el mundo tiene las mismas oportunidades de decir algo (Acceso Mltiple). Si dos personas empiezan a hablar al mismo tiempo, se dan cuenta de ello y dejan de hablar (Deteccin de Colisiones).

FuncionamientoDeteccin de portadoraLa deteccin de portadora es utilizada para escuchar al medio (la portadora) para ver si se encuentra libre. Si la portadora se encuentra libre, los datos son pasados a la capa fsica para su transmisin. Si la portadora est ocupada, se monitorea hasta que se libere.Deteccin de colisionesLuego de comenzar la transmisin, contina el monitoreo del medio de transmisin. Cuando dos seales colisionan, sus mensajes se mezclan y se vuelven ilegibles. Si esto ocurre, las estaciones afectadas detienen su transmisin y envan una seal de expansin. La seal de expansin de colisin asegura que todas las dems estaciones de la red se enteren de que ha ocurrido una colisin.

Tipos de CSMA/CD

El protocolo CSMA/CD puede estar basado en cualquiera de los siguientes procedimientos:

CSMA 1-persistente: (trficos moderados) cuando una estacin quiere transmitir, primero escucha el canal. Si ste est libre entonces transmite inmediatamente. Este protocolo se denomina CSMA 1-persistente porque hay una probabilidad 1 (es decir certeza) de que la trama se transmita cuando el canal est libre. En el caso contrario permanece a la escucha hasta que est libre. En el momento en el que la estacin considere que el canal est disponible, se transmite inmediatamente. El problema radica en que varias estaciones pueden estar esperando a que el canal est libre para transmitir, dando lugar a una colisin de sus tramas.

Tipos de CSMA/CDCSMA no persistente: (trficos intensos) funciona de forma anloga al anterior excepto en el hecho de que cuando detecta que el canal est ocupado, en vez de permanecer a la espera escuchndolo, espera un tiempo aleatorio y vuelve a escuchar el canal. Con este mtodo se reducen las colisiones si el trfico es elevado, mejorndose la utilizacin del canal. Sin embargo aumentan los retardos para cargas de trfico bajas.

Tipos de CSMA/CDCSMA p-persistente: (canales a intervalos o ranurados) al igual que en los casos anteriores se escucha el canal, sin embargo si ste est libre, en vez de transmitir inmediatamente, se transmite con una probabilidad p, o bien se retrasa la emisin una ranura temporal con una probabilidad q=1-p. si no transmitiera, en la siguiente ranura o divisin de tiempo volvera a ejecutar el mismo algoritmo. As hasta transmitir. De esta forma se reduce el numero de colisiones. Habitualmente suele ser utilizado el protocolo 1-persistente, pues es empleado en el estndar IEEE_802.3. su eficiencia es en general superior a la de ambos.

Tipos de CSMA/CDUna vez comenzado a emitir, no para hasta terminar de emitir la tramacompleta. Siseprodujera unacolisin, estoes,que dos tramas de distinta estacin fueran emitidas a la vez en el canal, ambas tramas sern incompresibles para las otras estaciones y la transmisin habr sido un desastre.VentajasLa deteccin de colisiones en redes LAN cableadas es fcil.El tiempo medio necesario para detectar una colisin es relativamente bajo.Puede ser empleado en sistemas de control de procesos continuos si la carga de trfico de la red es inferior al 20 %.Ofrece un rendimiento mayor en especial cuando existen pocas colisiones.DesventajasNo es posible garantizar un tiempo mximo finito para el acceso de las tramas al canal de comunicacin, por lo cual no resulta adecuado para aplicaciones de tiempo real.Normalmente las redes CSMA/CD son de tipo half-duplex, lo cual significa que mientras una estacin enva informacin es incapaz de escuchar el trfico existente.Problemtica en redes inalmbricas.Problemtica en redes inalmbricasEn las redes inalmbricas proceder a la escucha del medio y por lo tanto detectar las colisiones producidas, puede resultar complicado. Esto se manifiesta en dos problemticas:Problema del nodo oculto.Problema del nodo expuesto.

Estos problemas fueron resueltos con la implementacin del protocolo CSMA/CA (MultiAccess Collision Avoidance)Problema del nodo ocultoUna estacin puede creer que el canal (medio) est libre cuando en realidad est ocupado por otra estacin a la que no oye. En la siguiente imagen se muestra como A y C transmiten hacia B ya que ambos detectaron que el canal estaba libre. Sin embargo B escucha a ambos nodos, dando lugar a una colisin.

Problema del nodo expuestoUna estacin puede creer que el canal est ocupado cuando en realidad lo est ocupando otra estacin que no interferira en su transmisin a otro destino. En la figura se muestra como C est comunicndose con B. Como D detecta que el canal est ocupado, no puede transmitir hacia E, cuando lo idneo sera que s pudiese.

jessicaCSMA/CA- Collision AvoidanceCuando dos estaciones transmiten al mismo tiempo habr, lgicamente, una colisin. Para solucionar este problema existen diversas tcnicas, que son tipos de protocolos CSMA: uno de ellos es llamado CA - Collision Avoidance, en castellano Prevencin de Colisin.Este protocolo de control de acceso a redes de bajo nivel permite que mltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisin. Cada equipo anuncia opcionalmente su intencin de transmitir antes de hacerlo para evitar colisiones entre los paquetes de datos (comnmente en redes inalmbricas, ya que estas no cuentan con un modo prctico para transmitir y recibir simultneamente). CSMA/CA se utiliza en 802.11 basada en redes inalmbricas.CSMA/CA- Collision Avoidance

La diferencia entre los dos enfoques se reduce al envo o no de una seal de agradecimiento por parte del nodo receptor:Collision Avoidance (CA): es un proceso en tres fases en las que el emisor:1 Escucha para ver si la red est libre.2 Transmite el dato.3 Espera un reconocimiento por parte del receptor. Este mtodo asegura as que el mensaje se recibe correctamente. Sin embargo, debido a las dos transmisiones, la del mensaje original y la del reconocimiento del receptor, pierde un poco de eficiencia. Este sistema incrementa el volumen de trfico en el cable y reduce las prestaciones de la red, motivo por el que se usa poco. En redes inalmbricas, no se puede escuchar a la vez que se trasmite: no pueden detectarse colisiones.Diagrama CSMA/CA

IFS - periodo de tiempo entre tramas (interframe space)TX ACK - trama de confirmacin positiva ACK (ACKnowledged).TX OK- trama enviada BACKOFF - proceso de detenerse y volver a intentar enviar la trama.TRIALS - pruebas Usos del CSMA/CAGNETApple's LocalTalkIEEE 802.11RTS/CTSIEEE 802.15 (Wireless PAN)NCR WaveLAN

brandon