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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Profesor Daniel Díaz [email protected]@gmail.com
http://www.danieldiaza.com
Catedrático Titular a Tiempo Parcial FIEE-UNI / UNMSMDirector de Investigación y Desarrollo
Tecnológico del INICTEL-UNI
Lima, Enero-Diciembre de 2013
CAPA DE ENLACE DE DATOS
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
INTRODUCCIONINTRODUCCION
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Internet
Enlace de datos
Aplicación
Transporte
Internet
Enlace de datosRouter
Aplicación
Fa FbR1
R2
Fc
Fd
Tabla de enrutamiento
COMO FUNCIONA LA CAPA DE ENLACE DEDATOS
Decide enviar a la puerta de
enlace
Fa,Fb
Decide enviar al router R2
Fc,Fd
Fc,Fd
Dirección IP de origen IP1Dirección IP de destino IP2
propaga horizontal
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SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOSEnmarcado (Framing)►Casi todos los protocolos de la capa de enlace encapsula cada uno de los datagramas de la capa de Red.
Acceso de enlace►Un protocolo MAC especifica las reglas para que una trama sea transmitido en el enlace. Varía según el canal: punto-a-punto o broadcast
Envío confiable►Según sea el medio, puede ser necesario que la capa de enlace ofrezca una garantía en el envío de la trama entre los extremos de un enlace.
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SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOSControl de flujo►Evita que el nodo receptor pueda saturar sus buffers y se origine pérdidas de trama.
Detección de error►Varios protocolos de la capa de enlace suministra mecanismos para detectar la presencia de uno o más errores.
Corregir error►Algunos protocolos de la capa de red sólo corrigen errores en la cabecera del protocolo (ej. ATM)
Half duplex y Full duplex
Son similares a la capa de transporte.Capa de transporte E2E y Capa de enlace entre
dos nodos conectado en un enlace
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ADAPTADOR DE COMUNICACION
Trama
Protocolo de la capa de enlace
►Tarjeta NIC
►En los adaptadores (NIC) se implementan el envío confiable, acceso al enlace,
►10Mbps, 100Mbps, 1Gbps
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CONCEPTO DE TRAMA
Trama
Protocolo de la capa de enlace
0000 0010 1000 1010 1000 1101 0101 0111 1111 0000 1000 0000 0000 0100 0101 0000 0000 1001 0011.... ....
Información enviada a través del adaptador NIC,por ejemplo:
0 2 8 a 8 d 5 7 f 0 8 0 0 4 5 0 0 9 3
Para un mejor análisis:
Cabecera de la Trama Datos de la Trama
Cabecera de laCapa superior
Datos de la cabecera de laCapa superior
Campo 1 Campo 2 Campo 3 Campo4 Campo n.........
a bits b bits c bits d bits j bits
..
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DIRECCIONES FISICAS O MAC
La tarjeta de interfaz de redde la PC tiene una direcciónque lo identifica: física
La tarjeta de interfaz de reddel router tiene una dirección
que lo identifica: física
Cabecera dela trama
Datos de la Trama
Debe contener lasdirecciones físicasdel origen y destino
Chequeode trama
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
TECNICAS DEDETECCION Y
CORRECION DEERRORES
TECNICAS DEDETECCION Y
CORRECION DEERRORES
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Datos Datos E
E = f (datos)
informacióna transmitir
Transmisor
Datos E
Receptor
E´ = f (datos) E=E´SI
NO
Error
Correcto
DETECCION DE ERRORES
Todo proceso de detección se basa en lo siguiente:
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CHEQUEO DE PARIDAD
Mensaje de Dde d bits
Mensaje D de d bits a sertransmitido:
Mensaje de Dde d bits
Al mensaje D se debeadicionar un (01) bit deparidad P
P
d+1 bits
El valor del bit P dependerá de:► Paridad par: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es par.
► Paridad impar: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es impar.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CHEQUEO DE PARIDAD BI-DIMENSIONAL
Mensaje D de d bits a ser transmitido sondivididos en i filas y jcolumnas:
d1,1 d1,2 d1,j
d2,1 d2,2 d2,j
di,1 di,2 di,j
...
...
...... ... ... ...
Paridad de filas
Par
idad
de
colu
mn
as
di+1,1 di+1,2 di+1,j
d1,j+1
d2,j+1
di,j+1
...
1 0 0 1 00 1 1 0 10 0 1 1 0
1 1 0 0 1
010
Paridad Par No hay error
1 0 0 1 00 1 0 0 10 0 1 1 0
1 1 0 0 1
010
Paridad Par Si hay error
bit errado
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
COMPROBACION DE REDUNDANCIACICLICA-CRC
► Se considera un mensaje de D con d bits desplazado r bits.
► El transmisor genera una secuencia R de r bits. Esta secuencia es denominada Secuencia de Comprobación de Trama o FCS
► Se forma una nueva trama de d + r bits que sea divisible por un número predeterminado G de r + 1 bits.
► Esta trama al ser recibida y dividida en el receptor por el mismo número G debe dar residuo cero.
CRC es uno de los códigos más usados para detectarerrores.El algoritmo se basa en lo siguiente:
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
Mensaje de Dde d bits
Se considera un mensaje D cond bits:
Se desplaza el mensaje Dhacia la izquierda r bits:
r bitsen cero
Mensaje de Dde d bits
Se selecciona r bits adicionalesdenominado R:
R conr bits
D
D.2r
R
El transmisor envía el siguiente mensaje:
Mensaje de Dde d bits
R conr bits
d+r bits
D.2r R
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
► Suma es equivalente a OR-Exclusivo.
0 +00
0 +11
1 +01
1 +10
► Resta es equivalente a OR-Exclusivo.
0 -00
0 -11
1 -01
1 -10
Algún detalle previo....Aritmética Módulo 2sin carry no borrow
x y
0110
x y
0011
0101
x y = x + y
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC
D.2r REl transmisor envía la siguiente información
Se debe encontrar un Generador G con r+1 bits, tal que:
D.2r R = nGDivisor de r+1 bitsCociente (no usado en el algoritmo)
Encontrando el parámetro R:
Or-exclusivo en ambos lados:
(D.2r R) R = nG RPor propiedad: (x y) y = x
D.2r = nG R D.2r = nG + R
R es el residuo de dividircon G
D.2r
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Mensaje D de d bitsMensaje D de d bits
VISUALIZANDO
2r
Cociente (no usado)Cociente (no usado)Residuo Rde r bits
Residuo Rde r bits
FCS
Número predeterminadode r+1 bits
Número predeterminadode r+1 bits
Polinomio estandarizado
TRAMA ATRANSMITIR
TRAMA ATRANSMITIR
Residuo Rde r bits
Residuo Rde r bits
Mensaje D desplazador bits a la izquierda
Mensaje D . (2 ) : Desplazado a la izquierda r bits
Mensaje D . (2 ) : Desplazado a la izquierda r bits
r
000....000
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
EJEMPLO
El mensajeD=11100110 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0
1 1 0 0 1
0 0 1 0 10 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 1 0 0 1
0 1 1 1 01 1 0 0 1
0 0 1 0 10 0 0 0 0
0 1 0 1 01 1 0 0 1
0 1 1 0 11 1 0 0 10 0 0 1 1
0 0 0 0 00 0 1 1 0
Generador G=11001.(r=4)
1 0 1 1 0 1 1 0
Obtener la tramaenviada a la red
1
1
0
0
0
0
0Resp) Trama a transmitir: 11100110 0110
http://www.ee.unb.ca/cgi-bin/tervo/math.pl
http://www.macs.hw.ac.uk/~pjbk/nets/crc/
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
POLINOMIO GENERADOR
► CRC-16 =x + x + x + 1.16 15 2
► CRC-16 =x + x + x + 1.16 12 5
► CRC-32 =x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + 1.
32 26 23 22 16 12 11
10 8 7 5 4 2
► P(X) = x + x + x + x + 1 = 1 0 1 0 0 0 1 1 0 19 7 3 2
Utilizado por Ethernet
http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/dl-pages/crc.html
Los polinomios se representan como:
Tres polinomios usados y estandarizados son:
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CODIFICACION MANCHESTER YMANCHESTER DIFERENCIAL
0 1 1 1
transición
0 0
No haytransición
0 0 1 1 1 1 0 1 0 1
Manchester
Manchesterdiferencial
Manchester Manchester diferencial
NOTA: El criterio de la codificación Manchester puede ser el opuesto (ver ej.)
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
TOPOLOGÍA DEREDES LAN
TOPOLOGÍA DEREDES LAN
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
COMO INTERCONECTAR HOST
n(n-1)
2Enlaces en total
Bus
Anillo
Conmutador
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
PROTOCOLOS LAN
Los protocolos LANestán relacionados con
las capas inferioresdel modelo OSI.
Se refiere a la transmisión de bloques de datos o tramas) a través de la red.
Según el modelo OSI, la capa 3 y los superiores son independientes del tipo de arquitectura de red.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
►Topología física.- Disposición real de los cables
►Topología lógica.- Forma en que los hosts acceden al medio
►Broadcast
►Transmisión de token
TOPOLOGIA DE UNA RED
La definición de topología es:
Disposición física de los nodos de red y de los medios (cables) dentro de una estructura redes.
Existen dos tipos de topologías lógicas:
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
TOPOLOGIA FISICA
Tipo bus
Tipo anillo
Tipo estrella
HUB
Switch
Tipo estrella extendida
Tipo jerárquica
Tipo malla
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DATOS
DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
DATOSCabec DATOSCabec
►Por todos►Por un solo host
Los datos seránrecepcionados:
Tipo estrella
HUB
DATOS
TOPOLOGIA LOGICA BROADCAST
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Cabec
Token Porción de datos vacío
DATOS
Cabec
Token
Cabec
Token
Token transporta datos
DATOS
Cabec
TokenDATOS
Cabec
TokenDATOS
Cabec
TokenDATOS
Datos extraídos
DATOS
Cabec
Token
TOPOLOGIA LOGICA TIPO TRANSMISIONDE TOKEN
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
MODELO DEPROTOCOLO
IEEE 802.3
MODELO DEPROTOCOLO
IEEE 802.3
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ANTECEDENTESAnte la proliferación Redes de Área Local el Instituto de Ingenieros Eléctrico y Electrónicos (IEEE) desarrolla un modelo de red.
Este modelo se empezó a definir en el año de 1980en el mes de febrero (2do mes del año).De allí el nombre IEEE 802IEEE 802.
Este modelo se centra en las capas 1 y 2 del modelode referencia OSI.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CAPAS DE IEEE 802
Medio de transmisiónFísico
Enlace dedatos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
Medio de transmisiónFísico
Control de Accesoal medio-MAC
Control de EnlaceLógico-LLC
Protocolosde la capassuperiores
Modelo de ReferenciaIEEE 802
NormasIEEE802
El Comité IEEE 802 ha desarrollado su propia arquitectura de protocolos.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
DESCRIPCION DE LAS CAPAS IEEE 802
Medio de transmisiónFísico
Control de Accesoal medio-MAC
Control de EnlaceLógico-LLC
Protocolosde la capassuperiores
Modelo de ReferenciaIEEE 802
Codificación/DecodificaciónGeneración/Eliminación delpreámbuloTransmisión/Recepción de bitsEspecificación del medio de TxTopología de red
Ensamblados de datos en tramas (Tx)Desensamblados de tramas(Rx)Control de Acceso al Mediode transmisión LAN
Interfaz con la capa superiorControl de error y de flujo
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ESTANDAR IEEE 802
Información de CISCO
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
FORMATO DE LA TRAMA SEGÚN IEEE 802.3IEEE Std 802.3-1985
PreámbuloDest.Addr.
SourceAddr.
LLC Data PAD FCS
0 6 2 ó 6 2 ó 6 0 3
1 0 1
10101010 10101011
Preámbulo.- Sincroniza elreceptor con el transmisor.
SFD.- Start Frame Delimiter,inicio de trama.
FCS.- Un Cyclic RedundancyCheck (CRC) es usado comoalgoritmo.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
TECNOLOGIAETHERNET
(Familia de tecnología)
TECNOLOGIAETHERNET
(Familia de tecnología)
Diseñado: por Robert MetcalfeEstándar IEEE libre en:
http://standards.ieee.org/getieee802/
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ETHERNET – vs - IEEE 802.3
FISICA
ENLACE DE DATOS
RED
TRANSPORTE
SESIÓN
PRESENTACIÓN
APLICACIÓN
802.2
802.3
LLC
MAC ETHERNET
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ETHERNET – vs - IEEE 802.3
►Digital Equipment Corp.►Intel Corp.►Xerox Corp.
►Por ejemplo IEEE 802.3 que también usa el método CSMA/CD (CSMA/CD persistente-1).
Ethernet se refiere a un estándar de 1982 y usa elmétodo CSMA/CD: Acceso Múltiple con Detección dePortadora y Detección de Colisiones:
Años después, el comité 802 de la IEEE publica unestándar algo diferente:
Ethernet es el que predomina en redes LAN
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LO BASICO DE ETHERNETEthernet utiliza señalización banda base.►Usa la totalidad del ancho de banda del medio de Tx.
►No hay modulación en el medio (banda ancha)
La subcapa superior de Ethernet,MACMAC, tiene dos responsabilidades:
►Encapsulación de datos.-Delimita la tramaDireccionamientoDetección de errores
►Control de Acceso al MedioControla la colocación de la trama en el medioSe aplica un algoritmo para detectar colisiones en el medio
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FAMILIA DE LA TECNOLOGIA ETHERNET
Admiten diferentes medios, anchos de banda, etc.
Hoy en día, con GigaEthernet, esta tecnología se usano sólo en redes LAN sino WAN: es full-duplexes full-duplex
La estructura de la trama, cabecera y CRC, no han cambiando Los medios físicos, acceso al medio y control al medio han cambiado
SOBRE LA EVOLUCIÓN DE ETHERNET
Ethernet (inicio de los 80), FastEthernet (en 1995),GigaEthernet (IEEE802.3z) 10 GigaEthernet (1998/1999).
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FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET II
El campo FCS (Secuencia de Verificación de Trama) utiliza una comprobación cíclica redundante (CRC) para detectar errores
Preámbulo para sincronizar el origen con el destino.
► El octavo byte están en 10101011.► Los primeros 07 bytes están en 10101010. Para 10 Mbps Ethernet es
COMUNICACIÓN ASÍNCRONA,porque necesita preámbulo
Para 100Mbps o mayor es COMUNICACIÓN SÍNCRONA y no es necesario el preámbulo, pero por razones de compatibilidad se mantiene el preámbulopreámbulo.
Preámbulo
8 bytes
Capa físicaDirección MAC
de destinoDirección MAC
de origenTipo Datos
6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4bytes
FCS
Trama
Campo Tipo toma un valor según el protocolo de la capa superior.
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VALORES DEL CAMPO TIPO(*)
0101 ~ 01FF Experimental0800 IPv40806 ARP8035 RARP86DD IPv6880B PPP8847 MPLS Unicast8848 MPLS Multicast
(*) Todas las asignaciones dado por IANA (Internet Assigned Numbers Authority) en: http://www.iana.org/numbers.htm
Más información en:http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers
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FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET II
Dirección MACde destino
Dirección MACde origen
Tipo Datos
6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4bytes
FCS
Trama
Mínimo 64 bytesEthernet y FastEthernet
Mínimo tamaño de una trama► Para trama Ethernet, el tamaño mínimo es 64 bytes (512bits)► Para trama FastEthernet, el tamaño mínimo es 64 bytes (512bits)
► Para trama GigaEthernet, el tamaño mínimo es 512 bytes (4096bits)
Dirección MACde destino
Dirección MACde origen
Tipo Datos
6 bytes 6 bytes 2bytes 1500 bytes 4bytes
FCS
Trama
Mínimo 512 bytesGigaEthernet
Extensión
Para evitardisminuir lalongitud de la red
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TEMPORIZACIÓN DE LA TRAMA ETHERNET II
Intervalo de tiempo
TIPO DE RED TIEMPO DE BIT
Red de 10Mbps 100 nseg
Red de 100Mbps 10 nseg
Red de 1000Mbps=1Gbps 1 nseg
Red de 10000Mbps=10Gbps 0.1 nseg
Tiempo de bit
TIPO DE RED INTERVALO DE TIEMPO
Red de 10Mbps 512 tiempo de bit (51.2us)
Red de 100Mbps 512 tiempo de bit (51.2us)
Red de 1000Mbps=1Gbps 4096 tiempo de bit (4.096us)
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SEPARACIÓN ENTRE TRAMAS
TIPO DE RED TIEMPO DE SEPARACIÓN
Red de 10Mbps 9,6 us
Red de 100Mbps 0.96 us
Red de 1000Mbps=1Gbps 0.096 us
Red de 10000Mbps=10Gbps 0,0096 us
96 tiempos de bitsEthernet, FastEthernet
GigaEthernet, 10GigaEthernet
► Permite que el medio se estabilice.► Permite que los dispositivos tengan tiempo para procesar la trama
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CONEXIÓN DE RED ETHERNET
10BASE-T 10 Mbps Utiliza dos pares de cables de los cuatro.Cable UTP Cat5 ó mayor. HUBHUB
100 m
100BASE-TX 100 Mbps Los mismo pares que 10BASE-TCable UTP Cat5 ó mayor (también fibra óptica). SwitchSwitch
100 m (varía)
100BASE-FX 100 Mbps Fibra óptica
1000BASE-T 1 Gbps Utiliza los cuatro pares del cable UTP. Full-duplexCable UTP Cat5 ó mayor
100 m (varía)
1000BASE-SX1000BASE-LX
1 Gbps Fibra óptica. Full-duplex 100 m550 m
Tx
Rx
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CONEXIÓN DE RED ETHERNET
Conexión directa
Conexión cruzada
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DIRECCIONESFISICAS
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DIRECCIONES FISICAS O MACEn una red Ethernet la dirección física o MAC esde 48 bits.
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Identifica alFabricante
OUI: Organizational Unique Identifier
Identifica a laInterfaz
Dirección estandarizada por la IEEE.http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt
06 bytes = 48 bits
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CONSTITUCIÓN DE LA DIRECCION MAC1 2 3 4 5 6
I/G U/L
Direcciones con U/L=0, sonasignadas por la IEEE.
Direcciones con U/L=1, sonasignadas por el administradorde red.
Existen 246
Direcc. globales
Bit menossignificativo(primero Tx)
Bit másSignificativo(último Tx)
I/G.- Bit designa el tipo de dirección.►I/G=0 , Dirección tipo individual.
►I/G=1 , Dirección tipo grupal (varios host con 1 direc)
U/L.- Bit designa la administración de la dirección.►U/L=0 , Dirección administrado universalmente(global).►U/L=1 , Dirección administrado localmente (en LAN).
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COMO CONOCER LA DIRECCION FISICAipconfig /all.
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DIRECCIONES IP– vs –DIRECCIONES FISICAS
Dirección física Ethernet 48 bitsDirección física Ethernet 48 bits
Dirección IP 32 bitsDirección IP 32 bits
Característica básica de la dirección IPv4.
Característica básica de la dirección física(MAC) en Ethernet.
Trama en Ethernet.
Dirección MACde destino
Dirección MACde origen
Tipo Datos
6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4 bytes
Aquí están las direccioneslógicas o IP
FCS
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DIRECC. FÍSICAS BROADCAST-MULTICAST
Dirección Física o MAC unicast
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►Cuando se envía una trama desde un dispositivo de transmisión único hacia un dispositivo de destino único.
Dirección Física o MAC broadcast
FF FF FF FF FF FF
1 2 3 4 5 6
►Para la dirección IP.- La porción de ID de host en “UNOS”
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DIRECC. FÍSICAS BROADCAST-MULTICASTDirección Física o MAC multicast
01 00 5E
1 2 3 4 5 6
►Un dispositivo de origen envía una trama a un grupo de dispositivos destinos.
►Toda dirección física o MAC del tipo multicast empieza con los tres primeros bytes en 01 00 5E
►Los 23 bits menos significativos de la dirección física correspon- den a los 23 bits menos significativos de la dirección IP multicast.
►Por ejemplo: Enviar a la dirección IP multicast 224.0.0.10, le corresponde como dirección física de destino 01 00 5E 00 00 0A
Los 23 bits menos significativoscorresponden a los 23 bits inferioresde la dirección IP multicast (el bit restante en 0)
http://www.cisco.com/en/US/docs/app_ntwk_services/waas/acns/v51/configuration/central/guide/51ipmul.html
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USO DE LAS DIRECCIONES FISICAS
La PC 200.1.2.2 envía datos a la PC 200.1.2.4► PC 200.1.2.2 debe conocer la MAC de la PC 200.1.2.4
01 45 ea f0 48 91 00 02 45 7f c3 ab TipoDato de la trama:IP dest 200.1.2.4
00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91
00 ac 9b 64 81 2c
200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4
200.1.2.1
00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91
00 ac 9b 64 81 2c
200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4
200.1.2.1
Bus lógico Multiacceso
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CASO ETHERNET
ARP → Address Resolution Protocol Protocolo de Asociación de Direcciones
ARP → Address Resolution Protocol Protocolo de Asociación de Direcciones
Se debe transformar las direcciones de alto nivel (IP)a direcciones físicas (MAC):
Para definir las tablas, es necesario un protocolo quelos crea y/o actualice.
Se puede definir tablas que contengan:(las direcciones IP, Direcciones Físicas)
►
Codificar una dirección física dentro de unadirección de alto nivel (IP)
►
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PROTOCOLO DEACCESO
MULTIPLE
PROTOCOLO DEACCESO
MULTIPLE
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
CONCEPTOS BASICOS
►Punto-a-punto.- Un simple transmisor y un simple receptor están conectados en el extremo del enlace. Se debe considerar confiabilidad en el envío, control de flujo, detección de errores, etc. Ejemplos de protocolos: Point-to-Point Protocol (PPP) y High Level Data Link Control (HLDC).
Existen dos tipos de enlaces de red:
►Broadcast.- Varios transmisores y receptores están conectados a un mismo canal broadcast. Se necesita un protocolo de control de acceso al medio común.
LAN Ethernet e inalámbricos son ejemplos de tecnología de Capa de Enlace tipo broadcast
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CANALES DE ACCESO MULTIPLE
Medio alámbrico compartido Medio inalámbrico compartido
Satélite
Multiplexación yControl de acceso
al medio.
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DESCRIPCIÓN DEL PROTOCOLO CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Reglas que determina como reaccionan los dispositivos de una red cuando dos dispositivos tratan de usar simultáneamente un canal de datos.
CSMA/CD habilita a los dispositivos a detectar unacolisión
►Acceso aleatorio.- no existe un tiempo preestablecido para la transmisión de las estaciones.
►Competición.- las estaciones compiten por el medio.
CSMA/CD es un protocolo de acceso aleatorio y decompetición.
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ALGORITMO PROTOCOLO CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection
La NIC del transmisor “escucha” para determinarsi hay o no portadora en el cable (ocupado/vacío).
Si el medio está ocupado (existe portadora), eltransmisor continua “escuchando” hasta que el medio esté libre.
Si se detecta colisión, el transmisor envía señal de interferencia y asegura que las otras estaciones detecten la colisión y cese envío.
Después de enviar la señal de interferencia, esperarun tiempo aleatorio para enviar trama
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RETROCESO EXPONENCIAL BINARIO
►Después de la primera colisión, cada estación espera 0 ó 1 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama.
►Después de la segunda colisión, cada estación espera 0, 1, 2 ó 3 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama.
Tras i colisiones, se selecciona un número entre 0 a 2i -1 y sesalta este número de ranuras. SOLO hasta i=10 (10 colisiones)
Para 11 hasta 16 colisiones i permanece constante en 10. Más de 16 colisiones, se aborta la transmisión de la trama.
RETRANSMISION BACK-OFF
Define el proceso de aleatorización cuando se produce una colisión.
Se define un tiempo de ranura de 51.2 μseg.
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PROTOCOLO CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection
Espacio entre tramaque permite al receptorasentarse.
Información de CISCO
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PROTOCOLOARP
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PROTOCOLO ARP
IPa IPx IPb IPy
Dirección física Fa
Dirección física Fx
Dirección física Fb
Dirección física Fy
Deseo dirección física de IPb. Peroenvío mi IPa y Fa
Envío de dirección física Fb y dire- cción internet IPb
Almacenar(IPb,Fb)
Directo
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ACESSO A RED DISTANTE: PUERTA DEENLACE
Dato a IPb
Conozco la dirección IP de la puerta de enlace
1
ARP3
BROADCAST
Envío midirección MAC
4ARP 5
IPd Fd
6
IPa IPb
Fa Fd FbFc Fe
A B
IPd
Si no conozco la MAC de IPd, uso
ARP
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ACESSO A RED DISTANTE: EL PROXY ARP
Dato a IPb
Deseo conocer la dirección física de IPb
1
ARP2
BROADCAST
Host B no puede contestar.
Está en otra red
3
IPa IPb
Fa Fd FbFc Fe
A B
Asumo surepresentación
4
Ofrezco midirección MAC
5
PROXY
ARP 6
IPb Fd
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FORMATO DEL PROTOCOLO ARP
HARDWARE TYPE : Tipo de interfaz de hardware. Valor de 1 para Ethernet.PROTOCOL TYPE : Indica el protocolo de alto nivel. Valor de 0800 para IP.HLEN : Indica la longitud de la dirección hardware. Para Ethernet, es de 06 bytes (48 bits).PLEN : Indica la longitud de la dirección Internet (IP). Para IP, es de 04 bytes (32 bits).
OPERATION : Especifica la operación del protocolo ARP. 1 Solicitud ARP 3 Solicitud RARP 2 Respuesta ARP 4 Respuesta RARP
SENDER HARDWARE: Contiene la dirección hardware del transmisor y ocupa 06 bytes para Ethernet (48 bits).
SENDER IP: Contiene la dirección Internet IP del transmisor y ocupa 04 bytes para IP (32 bits).
TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)
TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor)
SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE
OPERATIONOPERATION
HARDWARE TYPEHARDWARE TYPE
HLEN (LongHw) PLEN (LongProt)
PROTOCOL TYPEPROTOCOL TYPE
SENDER IP (Direcc. IP del trans)
SENDER IP (Direcc. IP del trans.)
28 bytes
0 15 16 31
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ARP ENCAPSULADO EN UNA TRAMA
Trama Ethernet
Direcc.destino
Direcc.origen
Tipo0806
Datos
6 6 2 Mínimo 46 bytes
TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)TARGET IP (Direcc. IP del receptor.)
TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor)
SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE
OPERATIONOPERATION
HARDWARE TYPEHARDWARE TYPE
HLEN (LongHw) PLEN (LongProt)
PROTOCOL TYPEPROTOCOL TYPE
SENDER IP (Direcc. IP del trans)
SENDER IP (Direcc. IP del trans.)28 bytes
0 15 16 31
18 bytes de relleno
28 bytes del protocolo ARP
28 bytes del protocolo ARP
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ANALIZANDO ARP EN LA PCC:\>arp
Muestra y modifica las tablas de conversión de direcciones IP en direcciones físicas que utiliza el protocolo de resolución de direcciones (ARP).
ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr]ARP -d inet_addr [if_addr]ARP -a [inet_addr] [-N if_addr]
-a Pide los datos de protocolo actuales y muestra las entradas ARP actuales. Si se especifica inet_addr, sólo se muestran las direcciones IP y física del equipo especificado. Si existe más de una interfaz de red que utilice ARP, se muestran las entradas de cada tabla ARP. -g Igual que -a. inet_addr Especifica una dirección de Internet. -N if_addr Muestra las entradas ARP para la interfaz de red especificada por if_addr. -d Elimina el host especificado por inet_addr. inet_addr puede incluir el carácter comodín * (asterisco) para eliminar todos los hosts. -s Agrega el host y asocia la dirección de Internet inet_addr con la dirección física eth_addr. La dirección física se indica como 6 bytes en formato hexadecimal, separados por guiones. La entrada es permanente. eth_addr Especifica una dirección física. if_addr Si está presente, especifica la dirección de Internet de la interfaz para la que se debe modificar la tabla de conversión de direcciones. Si no está presente, se utilizará la primera interfaz aplicable.
Ejemplo: > arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09 .... Agrega una entrada estática > arp -a .... Muestra la tabla arp.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Servidor RARP
Contienetodas las
direcciones IP
Mi dirección físicaes Fa , deseo saber
mi dirección IP
FaPor difusión
Utiliza el mismoformato que ARP
Directamente
PROTOCOLO RARP
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
PROTOCOLOS ARP y RARP
Direcciones Internet IP de 32 bits
Direcciones Ethernet de 48 bits
ARP RARP
RARP y ARP tiene el mismo formato de protocolo.
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SWITCH Y HUBSWITCH Y HUB
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Trama
FUNCIONAMIENTO DEL HUB
Dispositivo de capa 1.Los HUB, también denominados repetidores multipuertosrepetidores multipuertos, retransmiten la señal de datos recibida a todos los puertos (exceptoal puerto donde llegó el dato). Aumenta el dominio de colisionesAumenta el dominio de colisiones
►
Trama
TramaTrama
DOMINIO DE COLISIONES
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
FUNCIONAMIENTO DEL SWITCH
IPa
MACa
IPb
MACb
IPc
MACc
IPd
MACd
Fa1 Fa2 Fa3Fa4
Fa6MACb Fa2
MACa Fa1
MACd Fa4
MACc Fa3
MACb
Dispositivo de capa 2.Disminuye el dominio de colisiones y es hoy día ampliamenteutilizado en el diseño de redes.
►
Si la MAC de destino estáen FF FF FF FF FF FF,el switch envía a trama atodos sus interfaces:broadcast
Switches simétrico, todas las interfaces tiene la misma velocidad
Switches asimétrico, sus interfaces tienen diferentes velocidades: 10, 100, 1000 Mbps
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
FUNCIONAMIENTO DEL SWITCH
Ventaja del switch.Reducción de trafico en la red; se filtra la información en funciónde la dirección MAC de destino.
►
Establecimiento de varios canales de datos simultáneamente entredistintos equipos.
►
Conmutadores de almacenamiento y re-envío (store-and-forward)
Se almacena la trama completa y se verifica que no exista errores.►
Si no hay errores, se analiza la dirección MAC de destino para ser enviado al puerto respectivo
►
Conmutadores de truncamiento (cut-through)Se interpreta solo los primeros bytes de la trama para analizar laDirección MAC de destino y enviar a la salida correspondiente.
►
Menorretardo
Switches asimétricosSwitches asimétricos, almacenan y re-envían la trama a la interfaz con la velocidad adecuada.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ANALIZADOR DEPROTOCOLOS YSIMULADOR DE
REDES
ANALIZADOR DEPROTOCOLOS YSIMULADOR DE
REDES
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
http://www.wireshark.org/
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
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ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
MAC de destino MAC de origen Tipo Protocolo ARP
ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK
ff ff ff ff ff ff 00 02 3f 76 a0 7d 08 06 00 01 08 00 06 04 00 01 00 02 3f 76 a0 7d c0 a8 01 64
00 00 00 00 00 00 c0 a8 01 01
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
http://www.omnetpp.org/ http://www.isi.edu/nsnam/ns/
http://www.opnet.com/university_program/itguru_academic_edition/ http://www.gns3.net/
HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
http://www.nsnam.org/ http://www.planet-lab.org/
http://www.packettracer.info/
HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
METODO DETRANSMISIÓNMETODO DE
TRANSMISIÓN
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Unicast:► Envío de flujo de datos separados para cada uno de los hosts requeridos: un flujo por cada usuario.
► Se inunda a la red con tráfico.
METODOS DE TRANSMISIONMulticast:
1Mbps
3Mbps
► La red transporta un mensaje a varios receptores en el mismo tiempo: transmisión compartida en la red.
► Los datos son enviados a un grupo específico.
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
METODOS DE TRANSMISION
► Similar a Multicast, con la diferencia de que se envía el dato a TODOS los hosts, deseen o no el tráfico.
► A través del broadcast, un host puede anunciar su presencia continua en la red.
(*) Referencia: “how a switch works” Capítulo 6.
Broadcast:
Servidor
Host Host Host Host
Router Router
TODOS losusuario
Un solo flujo
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
BIBLIOGRAFIA
Capítulo 6: Principios básicos de Ethernet. Página 291
Capítulo 7: Tecnología de Ethernet
Capítulo 8: Conmutación de Ethernet
Capítulo 2: Fundamentos de las Redes:
Capítulo 5: Fundamentos de Ethernet. Página 233
Guía del Primer Año, CCNA 1 y 2 Tercera Edición,Edición 2004
Capítulo1: Introducción En especial el punto 1.4, Modelos de referencias
Capítulo4: Subcapa de acceso al medio En especial el tema que trata de IEEE 802
Redes de Computadoras Andrew S. Tanenbaum
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
BIBLIOGRAFIA
Tenkasi V. Ramabadran, Sunil S. Gaitonde, IEEE 1988
A Tutorial on CRC Computations
http://www.asicfpga.com/site_upgrade/asicfpga/pds/communication_pds_files/00007773.pdf
http://www.tapr.org/pub_ax25.html
AX.25 Link-Layer Protocol Specification
Capítulos 1 y 2
TCP/IP Illustrated, Volumen 1.Richard Stevens
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REDES TELEMÁTICAS/REDES Y CONECTIVIDAD
Palacio de Versalles-Francia, Enero de 2013