acceso y ral 30abril10 ALU.ppt [Modo de compatibilidad]lmengual/RAL/RAL.pdf · Tema III: Redes de...

REDES DE COMPUTADORES

Tema III: Redes de Acceso yTema III: Redes de Acceso y Redes de Área Local

LUIS MENGUAL GALÁN

Acceso y RALAcceso y RAL

REDES DE COMPUTADORES ObjetivosObjetivos

• Describir las Técnicas de acceso a Internet más habituales en el llamado sector residencial (ADSL)habituales en el llamado sector residencial (ADSL)

• Conocer los medios de transmisión, modos y topologías empleadas en la Redes de Área Localp g p

• Estudiar y comparar las técnicas de acceso al medio utilizadas en las redes de difusión

• Analizar los estándares IEEE.x de Redes de Área Local ampliamente utilizados en la industria


REDES DE COMPUTADORES Bibliografíag

• “Comunicaciones y Redes de Computadores”, 7ªEdición. W. Stallings, Prentice Hall. 2004g ,

• “Computer Networks”, 5ª Edition. A. Tanenbaum,Prentice Hall 2003

• Redes de Comunicación”, León-García, A.,Widjaja, I., McGraw-Hill, 2002“802 11 Wi l N k ” M S G O´REILLY• “802.11 Wireless Networks”, M.S. Gast, O´REILLY,2002



ÍÍndice

Tema III: Redes de Acceso y Redes de Área Local

3.1 Redes de Acceso3.2 Tecnología de Redes de Área local3 3 Arquitectura de comunicaciones en las3.3 Arquitectura de comunicaciones en las

RAL's.3 4 Implementación de RAL‘s3.4 Implementación de RAL‘s



3.1 Redes de Acceso

3 1 1 T l í l b l d Ab d ADSL3.1.1 Tecnologías para el bucle de Abonado ADSL(Asymmetric digital subscribe line)3 1 2 Alternati as Acceso B cle de Abonado3.1.2 Alternativas Acceso Bucle de Abonado



TECNOLOGÍAS PARA EL BUCLE DE ABONADO (I)DSL (DIGITAL SUBSCRIBE LINE)

RED

DSL (DIGITAL SUBSCRIBE LINE)Permiten la utilización de aplicaciones de Banda Ancha a través de los actuales bucles de abonado:

•Imágenes de muy alta definición

PROVEEDOR DE

CORPORATIVA•Imágenes de muy alta definición •Video bajo demanda,•Acceso remoto a RAL´s y a Internet a alta velocidad, etc

REDES DE DATOS

SERVICIO INTERNET

RTC

ATU-R: ADSL Terminal Unit remote


ATU-R: ADSL Terminal Unit_remoteATU-c ADSL Terminal Unit Central


TECNOLOGÍAS PARA EL BUCLE DE ABONADO (II)DSL (DIGITAL SUBSCRIBE LINE)DSL (DIGITAL SUBSCRIBE LINE)

Integrated Services 2 64 Kb Dúplex

V.22....V.34 Modems 4Khz-RTC 1200Bps ... 33,6Kbps Dúplex

ADLSAsymmetric DigitalS b ib Li

1,5 -8 Mbps (down) (3-5Km)1 Mb (U ) Asimétrico

RDSI Integrated Services Digital Network

2x 64 Kbps Dúplex

ADLS Subscriber Line 1 Mbps (Up) Asimétrico

ADLS2Asymmetric DigitalSubscriber Line

12 Mbps (down) (2,5km)2 Mbps (Up) Asimétricop ( p)

ADLS2+Asymmetric DigitalSubscriber Line

24 Mbps (down) (2,5km)2 Mbps (Up) Asimétrico

VDLS Vert high Data RateSubscriber Line

100Mbps (down) 150-500m100Mbps (Up) 150m Simétrico


REDES DE COMPUTADORES Fundamentos TecnológicosFundamentos Tecnológicos

• La tecnología ADSL ofrece servicios de banda ancha• La tecnología ADSL ofrece servicios de banda ancha sobre bucles de abonando que no superen los 6 Km de distancia entre modemsLa tecnología ADSL permite soportar varios canales• La tecnología ADSL permite soportar varios canales sobre un único par de cables.

– Multiplexación por División en Frecuencias (FDM) – Cancelación de Eco

• Se parte de la premisa de que la cantidad de información de datos que recibe el usuario es muy q ysuperior a la que transmite a la red

• La conexión de voz analógica también funciona simultáneamente sobre el mismo par de cablessimultáneamente sobre el mismo par de cables

• Cada canal se puede submultiplexar en varios canales de menor velocidad.



Arquitectura Tecnología DSL



Tecnologías de Modulación • DMT (Discrete Multitone Modulation)

– Se divide el ancho de banda total (0 a 1MHz) en bandas de 4KHz (256 bandas de 0 a 255)( )

» La banda 0 se usa para RTC» Las bandas de la 1 a la 5 no se usan» Las bandas de la 6 a la 255 se usan para datos» Las bandas de la 6 a la 255 se usan para datos

– El espectro disponible se distribuye en subcanalescon múltiples subportadorasC d b t d d l d d t– Cada subportadora es modulada en cuadratura QAM por una parte del flujo total de datos a transmitir

– Adaptación a las características de la línea


REDES DE COMPUTADORES Separación de CanalesSeparación de Canales

MDFBandas 37 255Bandas 6 29Banda 0 Bandas 37 -255Bandas 6 - 29Banda 0

1Mhz4Mhz 30Mhz 138Mhz

RTC CANALASCENDENTE

CANALDESCENDENTE

4Khz 30Khz 138Khz

Cancelación de Eco

1Mhz4Mhz 30Mhz 138Mhz

Bandas 6-255B d 0

4Khz 30Khz 138Khz

CANALCANAL

Bandas 6-255Banda 0

1Mh4Mh 30Mh 138Mh

RTC CANALDESCENDENTE

CANALASCENDENTE

4Kh 30Kh 138Kh


1Mhz4Mhz 30Mhz 138Mhz*MDF= Modulación por División en Frecuencia

4Khz 30Khz 138Khz

REDES DE COMPUTADORES DMT (I)

(Discrete Multi-Tone Modulation)

FRECUENCIA4Mhz4Khz

FRECUENCIA4Mhz4Khz


4Mhz4Khz


DMT (II) (Discrete M lti Tone Mod lation)(Discrete Multi-Tone Modulation)

RF

FRECUENCIA

FRECUENCIA


FRECUENCIA

REDES DE COMPUTADORES Modulación DMT con MDFModulación DMT con MDF

4000*15 bits/canal* 25Canales=1,5Mbps4000*15 bits/canal* 224Canales=13,4Mbps


*POTS: Plain Old Telephone Service


Modulación DMT con Cancelación de Eco

4000*15 bits/canal* 25Canales=1,5Mbps


000 5 b ts/ca a 5Ca a es ,5 bps4000*15 bits/canal* 250Canales=15Mbps

REDES DE COMPUTADORES DSLAMDSLAM

(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)


REDES DE COMPUTADORES DSLAM/ ATMDSLAM/ ATM


REDES DE COMPUTADORES ATM (I)( )

(ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE)

Trafico entrante convertido en celdas ATMRAFAGAS

RAL

CELDAS DE TAMAÑO FIJOATM Adaptation Layers (AAL) proporciona el soporte para distintos tipos de tráficoCONSTANTE

VIDEO

Conviven distintos

Los niveles de los protocolos de Segmentación y Reensamblado proporcionan

CONSTANTE

Conviven distintos tipos de tráfico

Reensamblado proporcionan la conversión de los traficos en celdas y viceversa

VOZ


REDES DE COMPUTADORES ATM (II)( )

(ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE)

• Orientado a Conexión– Trayectos Virtuales– Circuitos Virtuales

• Datos Organizados En CélulasC b 5 B t– Cabecera: 5 Bytes

– Datos: 48 Bytes• Asignación Dinámica De Ancho De Banda• Asignación Dinámica De Ancho De Banda• Tecnología Adecuada Para Todo Tipo De

ServiciosServicios– Conmutación de Circuitos– Datos: Síncrono, Orientado A Conexión Y No

O C ó


Orientado A Conexión

REDES DE COMPUTADORES ATM (III)

TRAYECTO VIRTUAL

( )(ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE)

TRAYECTO VIRTUAL

CANAL VIRTUAL

CELDA ATM

CANAL FÍSICO5 bytes 48 bytes

Cabecera Información


53 bytes

REDES DE COMPUTADORES ATM: Arquitectura de nivelesATM: Arquitectura de niveles

Niveles superiores

Nivel de AdaptaciónATM

Niveles superiores

Nivel de AdaptaciónATM

Comunicación nivel extremo-extremo

Nivel ATM

Físico

Nivel ATM

Físico

Nivel ATM

Físico Físico

Nivel ATM

Físico Físico

Sistema FinalATM

Sistema FinalATM

ConmutadorATM

ConmutadorATM

Interfaces de red ATM

• Nivel de Adaptación: Adapta la información del servicio (ofrecido a los nivelessuperiores) a las células ATMNi l ATM E d d l i i t lti li ió d l él l d• Nivel ATM: Encargado del encaminamiento y multiplicación de las células dediferentes conexiones

• Nivel Físico: Transporta la información (bits/células)


REDES DE COMPUTADORES Arquitectura de Protocolos ADSL (I)Arquitectura de Protocolos ADSL (I)

DSLAMRouter o Mód ISP

RedATM


Módem ISP

REDES DE COMPUTADORES Arquitectura de Protocolos ADSL (II)Arquitectura de Protocolos ADSL (II)

PPP

IP… Abonado

IP

IEEENivel FísicoIEEE 802.3

ATMIEEE 802.3 AAL5

PPP

IEEE 802.3

IEEE 802.3

Nivel FísicoNivel Físico

ATMDSLAM

IEEE802.3 ATM

IP

Nivel FísicoNivel FísicoATM

N2 AAL5PPP

ISPOperador de Red

Nivel FísicoNivel FísicoRED IPInternet

Router IP


REDES DE COMPUTADORES Evolución en la capacidad delEvolución en la capacidad del

bucle de abonado

Modems a 300 baudios transmitiendo a 300 bps

Modems a 3200 baudios transmitiendo a 28 000 bpsModems a 3200 baudios transmitiendo a 28.000 bps

ADSL Equivalente a varios modems en paralelo a 4000 baudios transmitiendo a 1 5Mbps 14 9 Mbps4000 baudios transmitiendo a 1,5Mbps , 14,9 Mbps


REDES DE COMPUTADORES Servicio ADSL (I)Servicio ADSL (I)

● ADSL2 (G.992.3/G.dtm.bis G.992.4/G.lite.bis)– Objetivos

● Aumentar la velocidad a largas distancias

● Reducción de consumo eléctrico

● Reducción en los costes de gestión

● ADSL2+ (G 992 5)● ADSL2+ (G.992.5)– Objetivos: Aumentar la velocidad a cortas distancias (sobre ADSL2)

● RE-ADSL2 (G.992.3 Anexo L) Objetivos: Aumentar el alcance


– Objetivos: Aumentar el alcance

REDES DE COMPUTADORES ADSL2ADSL2

• Mejoras de alcance y velocidad (12Mbps)– Mejoras en la eficiencia de la modulación QAM codificación de rejilla– Redución del efecto diafonía– Adaptación dinámica de la velocidad de la línea (SRA)– Optimización en el uso de los buffers encargados de almacenar tramas– Agregación de líneas para incrementar la velocidad (2X, 3X ...)

• Mejoras en gestiónMejoras en gestión– Capacidades de diagnóstico, monitorización, aumento de velocidad– Medidas de S/R, Ruido y Atenuación

Permite la implementación de QOS– Permite la implementación de QOS

• Reducción del consumo eléctrico– Funcionamiento en modo L0 (igual que ADSL)( g q )– Modos de funcionamiento en bajo consumo

» L2 (Reducción de velocidad) » L3 (Sleep)


( p)

REDES DE COMPUTADORES ADSL2+(G 992 5)ADSL2+(G.992.5)

– MejorasMejoras

» Se amplia el ancho de banda empleado de 1,1Mhz a 2 2Mhz (Aumenta la velocidad a un máximo de 25Mbps)2,2Mhz (Aumenta la velocidad a un máximo de 25Mbps)

• El aumento de velocidad se logra hasta unos 1,5Km• A más de 1,5 km el aumento de velocidad es marginal• Suele ser necesario el uso de Terminales remotos (RT)

» Reducción de interferencias entre líneas


REDES DE COMPUTADORES Gráfica Tecnología-Distancia22Mbps

24Mbps

Gráfica Tecnología Distancia

18Mbps

20MbpsADSL2+

14Mbps

16Mbps

8Mbps

10Mbps

12Mbps

ADSL2

4Mbps

6Mbps

8Mbps

ADSL RE-ADSL2

2Mbps

p


100 500 900 1300 1700 2100 2500 2900 3300 3700 4100 4500 4900 5300 5700 6100Distancia en metros

6500


Alternativas a las tecnologías del b l d b d

• Redes de TV por cable

bucle de abonadoRedes de TV por cable

– Requiere la instalación de nuevos medios de transmisión de fibra

I t t Mó il• Internet Móvil– Tecnologias en expansión UMTS (2mbps),HSDPA (High

Speed Downlink Packet Access), 14Mbps

• WI-FI (Wireless Fidelity)– Requiere infrestructura de acceso

• Sistemas inalámbricos de Banda Ancha (LMDS, Local Multipoint Distribution Service)

Requiere infraestructura sofisticada de antenas y estaciones– Requiere infraestructura sofisticada de antenas y estaciones base

• FTTx: Fibra hasta x



FTT Fib h tFTTx: Fibra hasta x

FTTN: Fibra hasta el Nodo

FTTC: Fibra hasta la acera

FTTB: Fibra hasta el Edificio

FTTH: Fibra hasta el Hogar

FIBRA Despliegue de fibra en la Red de acceso se conoce como FTTX, donde “x” indica el l d l t did d fib

COBREalcance del tendido de fibra:

FTTN (Fiber To The Node): Fibra hasta el NodoFTTC (Fiber To The Curb): Fibra hasta la aceraFTTB (Fiber to The Building): Fibra hasta el edificio


FTTB (Fiber to The Building): Fibra hasta el edificioFTTH (Fiber TO The Home): Fibra hasta el hogar

REDES DE COMPUTADORES 3 2 Tecnologías de Redes de3.2 Tecnologías de Redes de

Área local

3.2.1. Introducción3.2.2. Características de las RAL´s3 2 5 Técnicas de control de acceso al medio3.2.5. Técnicas de control de acceso al medio

3.2.5.1. Técnicas de selección 3.2.5.2. Técnicas de contienda (CSMA/CD; CSMA/CA)


REDES DE COMPUTADORES RAL: IntroducciónRAL: Introducción

• Una RAL es un “conjunto de sistemas informáticos localizados en una misma área que comparten un canal de comunicaciones”q p

• VENTAJAS:– Compartición De Recursos– Soporte Varios Fabricantes– FlexibilidadFlexibilidad– Fiabilidad– Interconexión

C– Coste – Velocidad

• INCONVENIENTESINCONVENIENTES– Seguridad– Gestión De Recursos


REDES DE COMPUTADORES RAL´s CaracterísticasRAL s Características

• Medio de transmisión– Coaxial

» Grueso, fino– Par trenzado

A t ll d» Apantallado– Fibra óptica– Microondas/ Infrarrojos

• Modo transmisión• Modo transmisión– Banda base– Banda ancha

• Topología lógica/física• Topología lógica/física– Estrella– Bus

Anillo– Anillo• Técnicas de acceso al medio

– SelecciónContienda


– Contienda


Topología Física en estrella -Lógica en Busen Bus

HUBHUB2 PARES TRENZADOS

TRANSMISIÓN

RECEPCIÓN

ESTACIÓN ESTACIÓN ESTACIÓN


REDES DE COMPUTADORES Técnicas de acceso al medioTécnicas de acceso al medio

Ó• SELECCIÓN– Centralizada: Sondeo – Distribuida: Paso de testigo (Bus, anillo)

• CONTIENDA– Con escucha: CSMA-P, CSMA-NP (ranurados y no

ranurados)– Con escucha y detección de colisión: CSMA/CD*– Con escucha y prevención de colisión:

CSMA/CA**

*CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with collision Detection

CSMA/CA**


**CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with collision Avoidance


S d (P lli )Sondeo (Polling)

¿datos? ¿datos?¿datos?HOST

¿datos? ¿datos?¿datos?

A B C


REDES DE COMPUTADORES Paso de TestigoPaso de Testigo

ESPERATESTIGOTESTIGO TESTIGO

POSESIÓN ENVÍO TESTIGONO DATOSPOSESIÓNTESTIGO

ENVÍO TESTIGOSIGUIENTE ESTACIÓN

NO DATOS

TRANSMISIÓN

DATOS FIN DATOS OTIEMPO POSESIONTRANSMISIÓN

DATOS


REDES DE COMPUTADORES ContiendaContienda

• Cualquier estación de la RAL puede transmitir en cualquier momento

• Se pueden producir colisiones• Se pueden producir colisiones• Ventajas:

Software simple– Software simple– Buen rendimiento a baja carga

• Inconvenientes:• Inconvenientes:– Tiempos de acceso al medio no son predecibles– No adecuado para equipos automáticos queNo adecuado para equipos automáticos que

deben cierta seguridad de acceder al medio – No hay prioridades



Contienda: ALOHA

• Toda estación que tiene que transmitir lo hace inmediatamente sin restricciones

• El tamaño del paquete es fijo• No hay ningún método de detección de y g

colisiones• Si se produce colisión no se recibirá

ti i t á i t itiasentimiento y será necesario retransmitir


REDES DE COMPUTADORES Contienda: S-ALOHA*Contienda: S ALOHA

A B

A / B

A B

A B


A B

*Slotted-Aloha (Aloha ranurado)

REDES DE COMPUTADORES Contienda: CSMA

(Carrier Sense Multiple Access)

• Todas las estaciones tienen capacidad para h i l l tá descuchar si el canal está ocupado

• Si una estación escucha el canal libre puede transmitir sus datostransmitir sus datos

• No se garantiza que no ocurran colisiones• Se tiene que cumplir que: tt >>• Se tiene que cumplir que:

TD pt tt >>



C ti d CSMA 1Contienda: CSMA-1p

SITRANSMITE

SI

CANAL LIBRE NOCANAL LIBRE NO


REDES DE COMPUTADORES C ti d CSMAContienda: CSMA-np

TRANSMITESI

¿CANAL LIBRE?

ALGORITMOALGORITMOESPERANO



Contienda: CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access

with Collision Detection )FIN TRANSMISIÓN

¿CANAL LIBRE?

SINO

TRANSMITE YESCUCHACOLISIÓNCOLISIÓN

Ó ABORTA TRANSMISIÓN

ESPERA ALEATORIA

COLISIÓN


REDES DE COMPUTADORES Contienda: CSMA/CDContienda: CSMA/CD

t

A B

t 0

A B

t t p0 + − εA B

t t+A B

t t p0 +

A B

t t p0 2+


A B

REDES DE COMPUTADORES Prestaciones de los

protocolos de contienda



REDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCAL

EJEMPLO DE COMPORTAMIENTOEJEMPLO DE COMPORTAMIENTOPROTOCOLO CSMA/CDPROTOCOLO CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access / Colision DetectionCarrier Sense Multiple Access / Colision Detectionpp



CBA RC

LA ESTACIÓN A TIENEDATOS QUE TRANSMITIR. LA ESTACIÓN C TIENE DDESCUCHA EL CANAL LIBRE.EMPIEZA A TRANSMITIR

UNA TRAMA.

LA ESTACIÓN C TIENEDATOS QUE TRANSMITIR.

ESCUCHA EL CANAL OCUPADO.DD

LA ESTACIÓN H TIENEDATOS QUE TRANSMITIR.

ESCUCHA EL CANAL LIBRE.EMPIEZA A TRANSMITIR

UNA TRAMA.

E

UNA TRAMA.

H G F

R

Acceso y RALAcceso y RAL COLISIÓN


CBA RC

DDDD

E

H G F

R



CBA RC

LA ESTACIÓN A DETECTA UNA COLISIÓN. LA ESTACIÓN C SIGUE DDESPERA UN TIEMPO ALEATORIO

PARA VOLVER A TRANSMITIR

LA ESTACIÓN C SIGUEESCUCHANDO EL CANAL

OCUPADODD

LA ESTACIÓN H DETECTA UNA COLISIÓN.

ESPERA UN TIEMPO ALEATORIOPARA VOLVER A TRANSMITIR.

E

H G F

R



CBA RC

Ó ÁLA ESTACIÓN C ESCUCHA DDLA ESTACIÓN A ESTÁ

EN ESPERA ALEATORIAPARA TRANSMITIR

LA ESTACIÓN C ESCUCHA EL CANAL LIBRE.

TRANSMITEDD

LA ESTACIÓN H ESTÁ EN ESPERA ALEATORIA

PARA TRANSMITIR

E

H G F

R



CBA RC

LA ESTACIÓN A FINALIZA SU ESPERA ALEATORIA. DDESCUCHA EL CANAL LIBREEMPIEZA A TRANSMITIR

DD

LA ESTACIÓN H FINALIZASU ESPERA ALEATORIA.

ESCUCHA EL CANAL OCUPADO

E

OCUPADO

H G F

R



CBA RC

DDDD

ELA ESTACIÓN H TIENEDATOS QUE TRANSMITIR.

ESCUCHA EL CANAL LIBRE.EMPIEZA A TRANSMITIR

UNA TRAMA.

H G F

UNA TRAMA.

R


REDES DE COMPUTADORES C ti d CSMA/CA*Contienda: CSMA/CA*

• Una estación intenta obtener el medio detransmisión enviando una señal de peticióntransmisión enviando una señal de petición

• Se pueden producir colisiones entre señalesde peticiónp

• Cuando se asegura que todas las estacioneshan recibido la señal de petición se puedent iti l d ttransmitir los datos

/ l l h ll


*CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with collision Avoidance

REDES DE COMPUTADORES Mecanismo RTS/CTS CSMA/CA

RTSTRAMA

Mecanismo RTS/CTS CSMA/CA

RTS

Origen SIFS SIFSDATOS

SIFS

DIFSDestino

CTS ACK

DIFS

NAV RTS

Otras estaciones

NAV CTS

NAV (DATOS)

VENTANA CONTIENDA

APLAZAMIENTO EN ACCESO

NAV: Network Allocation VectorDIFS: Distributed Coordination Function Interframe Space


F F f m pSIFT: Short Interframe Space

REDES DE COMPUTADORES Mecanismo Básico de Acceso

CSMA/CA

TRAMA DATOS

OrigenSIFS

ACK

Origen

DIFSDestino

Otras estaciones

NAV

NAV: Network Allocation VectorDIFS: Distributed Coordination Function Interframe Space

VENTANA CONTIENDA

APLAZAMIENTO EN ACCESO


DIFS: Distributed Coordination Function Interframe SpaceSIFT: Short Interframe Space

REDES DE COMPUTADORES Contienda: CSMA/CA

(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance)

•C transmite RTS•B transmite CTSA h CTS d l l lib•A escucha CTS y por tanto no detecta el canal libre

A B .

RTS.

CTSC.

CTS


REDES DE COMPUTADORES 3 3 Arquitectura de3.3 Arquitectura de

Comunicaciones en RAL's

3.3.1. Protocolos de Comunicaciones en lasRAL’sRAL s

3.3.2. Subnivel LLC3 3 3 S bni el MAC3.3.3. Subnivel MAC

3.3.3.1. IEEE 802.3 Ethernet3.3.3.2. IEEE 802.11 Wi-Fi


REDES DE COMPUTADORESArquitectura de comunicaciones q

modelo OSI/Ral

APLICACIÓN APLICACIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

PRESENTACIÓN

SESIÓN

TRANSPORTE

RED

TRANSPORTE

REDRED

ENLACE

RED

LLC

FÍSICO FÍSICO

MAC


REDES DE COMPUTADORES Estándares RalEstándares Ral

• IEEE 802.1IEEE 802 2 (LLC L i l Li k C t l)• IEEE 802.2 (LLC, Logical Link Control)

• IEEE 802.3 (CSMA/CD, Carrier Sense MultipleAccess / Collision Detection)Access / Collision Detection)

• IEEE 802.4 (Paso de testigo en bus. Token Bus)• IEEE 802.5 (Paso de testigo en anillo. Token Ring)• IEEE 802.11 (CSMA/CA, Carrier Sense Multiple( , p

Access / Collision Avoidance)


REDES DE COMPUTADORES Estándares Ral (I)Estándares Ral (I)

IEEE 802.1

LLCIEEE 802.2

MACIEEE 802.3 IEEE 802.4 IEEE 802.5 IEEE 802.11 MAC

físico físico físico físico



IEEE 802.2(LLC: Logical Link Control)

• TIPOS DE OPERACIÓN:– OPERACION TIPO 1 : Servicio sin conexión– OPERACION TIPO 2: Servicio orientado a conexión– OPERACIONES TIPO 3: Servicio no orientado a

conexión con reconocimiento.conexión con reconocimiento.• CLASES DE LLC:

– CLASE 1 : Operaciones Tipo 1p p– CLASE 2: Operaciones Tipo 1 y 2– CLASE 3: Operaciones Tipo 1 y 3– CLASE 4: Operaciones Tipo 1,2 y 3


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.2

Estructura de la PDU LLC

8 8 8 ó 16 M * 8

DSAP SSAP Control informaciónDSAP SSAP Control información

DSAP: Destination Service Access Point

SSAP: Source Service Access Point


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802 2 Campo de controlIEEE 802.2. Campo de control

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16

N(S) P/F N(R)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-16

TRAMAS I0 ( ) P/F N(R)

1 0 S S P/FX X X X N(R)

TRAMAS I

TRAMAS S

0

1 1 M M P/F M M M TRAMAS U

N(S): Número secuencia de emisiónN(R): Número secuencia de recepciónN(R): Número secuencia de recepciónP/F: Bit de Petición/RespuestaS: Supervision

Acceso y RALAcceso y RALM: Tipo

REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.2 Órdenes y Respuestas:y p

Operaciones Tipo 1

1 2 3 4 5 6 7 8

ÓRDENES RESPUESTAS CODIFICACIONUI

UNNUMBERED 1 1 0 0 P 0 0 0

T - U

UNNUMBEREDINFORMATION

XIDEXCHANGE

1 1 0 0 P 0 0 0

1 1 1 1 P/F 1 0 1XID

EXCHANGE IDENTIFICATION

TEST TEST 1 1 0 0 P/F 1 1 1

IDENTIFICATION


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.2. Órdenes y

respuestas: operaciones tipo 2 (I)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -16

ORDENES RESPUESTAS CODIFICACIONORDENES RESPUESTAS CODIFICACION

T - I I (INFORMATION)

I (INFORMATION) N(S)0 N(R)P/F

RR(RECEIVE

READY)

RR(RECEIVE

READY)P/F N(R)0 0 0 01 0 0 0

T - SRNR

(RECEIVE NOTREADY)

RNR(RECEIVE NOT

READY) P/F0 0 0 01 0 1 0 N(R)

REJ(REJECT)

REJ(REJECT)

0 1 N(R)P/F0 0 0 01 0



IEEE 802 2 Ó d tIEEE 802.2. Órdenes y respuestas:operaciones tipo 2 (II)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -16

ÓRDENES RESPUESTAS CODIFICACIÓNÓRDENES RESPUESTAS CODIFICACIÓN

T - I I (INFORMATION) N(S)0 N(R)P/FI

(INFORMATION)( )

RR(RECEIVE

READY) P/F N(R)0 0 0 01 0 0 0

( )

RR(RECEIVE

READY)

T - S

READY)

RNR(RECEIVE NOT

READY) P/F0 0 0 01 0 1 0 N(R)

READY)

RNR(RECEIVE NOT

READY)READY)

REJ(REJECT) 0 1 N(R)P/F0 0 0 01 0

READY)

REJ(REJECT)


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802 2 Órdenes y respuestas:IEEE 802.2. Órdenes y respuestas:

operaciones tipo 3

1 2 3 4 5 6 7 8

ORDENES RESPUESTAS CODIFICACION

T - UAC

ACKNOWLEDGEDCONNECTIONLESS

ACACKNOWLEDGEDCONNECTIONLESS

P/F



IEEE 802 3IEEE 802.3

• TÉCNICA DE ACCESO: CSMA/CD 1P• VARIANTES A LA NORMA:• VARIANTES A LA NORMA:

- 10 BASE 5- 10 BASE 2- 10 BASE T- 10 BROAD 36- 10 BASE F- 100BASET- 1000BASET


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.3IEEE 802.3

FORMATO TRAMA

ddor

“Longitud <= 1500”

Dir.DESTINO

Dir.ORIGEN

Long

itud CRCLLC

DatosPAD

0 - 46

Delim

itad

Preámbulo

6 6 2 46 - 1500 4

MTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

7 1Bytes

Si no se alcanza el mínimo-> relleno

Tamaño mínimo: 64 Bytes, Máximo= 1518 Bytes

Tamaño mínimo: 72 Bytes Máximo= 1526 Bytes



REDES DE COMPUTADORES ETHERNET II

FORMATO TRAMA

er“Tipo Datos” > 1500”

0x800=2048 ->IP0x806=2054 ->ARP.............................

Dir.DESTINO

Dir.ORIGEN

Ethe

rtyp

e

CRCDatos

PAD0 - 46

Delim

itad

o

Preámbulo

6 6 2 46 - 1500 4

MTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

D

7 1Bytes

Si no se alcanza el mínimo-> relleno


T ñ í i 72 B t Má i 1526 B t



REDES DE COMPUTADORES Ethernet II y IEEE 802.3: Diferenciasy

• “Ethernet” (Ethernet II, DIX)– Standard de la Industria desde 1982 y se basa en la primera implementación de

CSMA/CD de XeroxCSMA/CD de Xerox.– Es la versión predominante de CSMA/CD in US.

• 802.3:– Versión de CSMA/CD del IEEE desde 1985.– Interactúa con 802.2 (LLC) como nivel superior.

Diferencias• Diferencias– Utilizan métodos diferentes para encapsular los datagramas IP.

• Compatibilidadp– Se ha definido una extensión llamada SNAP (Subnetwork Access Protocol) para

Ethernet y otras redes diferentes de Ethernet , por ejemplo: WiFi


REDES DE COMPUTADORES SUBNETWORK ACCESSSUBNETWORK ACCESS

PROTOCOL (SNAP)8 8 8 24 16 Bits

DSAP=AA

SSAP=AA

CONTROL=03 (UI)

OUI ETHERTYPEAA 03 (U )

CABECERA SNAP

OUI: Organisational Unique IdentifierUI: Unnumbered Information


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.3IEEE 802.3PARÁMETROS ESPECIFICADOS EN LA

NORMANORMA• SLOT-TIME : Sμ2,51

• JAM SIZE: • INTERFRAME-GAP

Sμ2,3Sμ6,9INTERFRAME-GAP

• ATTEMPT LIMIT 16BACKOFF LIMIT 10

μ,

• BACKOFF LIMIT 10• MAX FRAME SIZE 1518 OCTETOS• MIN FRAME SIZE 64 OCT. (512 BITS)• ADDRESS SIZE 48 BITS


ADDRESS SIZE 48 BITS

REDES DE COMPUTADORES Binary Exponential BackoffBinary Exponential Backoff

Indica cuando puede transmitir una estación que ha sufrido una colisión

s2,51_ μ=TimeSlotSe fija un tiempo de Ranura

Después de cada colisión “í” se espera un tiempo:

]10[1)12(1i i

)]12(,...,0[ −i

Después de cada colisión í” se espera un tiempo:

]3,2,1,0..[;.........3)12;.....(2]1,0..[;.........1)12;......(1

2 =−=

=−=

ii i

]102310[1023)12; (10.........................................................

10 =−=i ]1023...,1,0......[1023)12;...(10 =−=i

El número máximo de ranuras no supera 1023


Apartir de la colisión 16 se abandona la transmisión

REDES DE COMPUTADORES IEEE 802 3IEEE 802.3

10 Base T (Twisted Pair Ethernet)• Medio transmisión: Par trenzado (UTP 24 AVG) • Velocidad: 10 Mbps• Modo transmisión: Banda baseModo transmisión: Banda base• Codificación: MANCHESTER• Topología: Estrella

– Cada estación se conecta con un cable de dos pares al repetidor multipuerto ó concentrador de cableado ó Hub

• Dimensión– Segmento:

» máximo 100 m

– Longitud máxima5 i l d H b» 5 niveles de Hub

• Transceptor en la tarjeta de comunicaciones• Conectores: RJ45



REDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCALREDES DE ÁREA LOCAL

EJEMPLO DE COMPORTAMIENTOEJEMPLO DE COMPORTAMIENTOPROTOCOLO CSMA/CD 10baseTPROTOCOLO CSMA/CD 10baseT

CarrierCarrier SenseSense MultipleMultiple Access /Access / ColisionColision DetectionDetectionCarrierCarrier SenseSense MultipleMultiple Access / Access / ColisionColision DetectionDetection



TOPOLOGÍA LÓGICA EN BUS

IEEE 802.310 BASE T (TWISTED PAIR ETHERNET)


HUB 2DA DA

HUB1 HUB 3

DA

HUB1 HUB 3

DA

A B C

DAA


A B C



IEEE 802.310 BASE T (TWISTED PAIR ETHERNET)

HUB 2


HUB 2

HUB1 HUB 3

DA DB

A B C


A B C


IEEE 802.3u100Mb (FAST ETHERNET)100Mbps (FAST ETHERNET)

100BASETX 100BASEFX 100BASET4

Medio Trans. 2 Pares UTPCat 5

2 Fibras Ópticas 4 Pares UTPCat 3

Modulación

Cat 5 Cat 3

MLT -3 4B5B,NRZI 8B6T,NRZ

Longitud 100 m 100 m2 Km

Dúplex Si Si No



CODIFICACIÓN 4B/5B

MbaudiosemntoseñalnbitsporelN

CV sbitsbaudios 200

5,0100

)(/ ===

MbaudiosemntoseñalnbitsporelN

CV sbitsbaudios 125

5/4100

)(/ ===

emntoseñalnbitsporelN 5/4)(



R d Eth t 100/10MbRedes Ethernet 100/10Mbps

100 Mbps

CONMUTADORCONMUTADOR ETHERNET

10 Mb10 Mbps 10 Mbps

1 10......


REDES DE COMPUTADORES Gigabit EthernetGigabit Ethernet

•Semidúplex. Modificaciones subnivel MAC

•Se mantiene el “Slot time” en valores próximos a Fast Ethernet microsegundos

•Trama mínima de 512 Bytes. Extensión de portadora

•Dúplex: modo normal de funcionamientoDúplex: modo normal de funcionamiento

•No CSMA/CD

•No hay que detectar colisiones

N h li it i d l it d•No hay limitaciones de longitud

7 Octetos 1 Oct 6 Oct 6 Oct 2 Oct 0 A 1.500 Oct 4 Oct 0 a 488

Preámbulo SFD Dirección destino

Direcciónorigen

Long.ó

TipoSVT

LLCy/o

DatosRelleno0- 46

Oct

Extensión

64

512



RESUMEN TECNOLOGÍAS ETHERNET DISTANCIAS/VELOCIDADESDISTANCIAS/VELOCIDADES

NOMBRE MEDIO FÍSICO DÚPLEX DISTANCIA

10BASE5 NC i l G 50010BASE5 NoCoaxial Grueso 500m

10BASE2 NoCoaxial Fino (RG58) 180m10BASET SiUTP Cat 3/5 (2 Pares) 100-150m10BASET SiUTP Cat. 3/5 (2 Pares) 100 150m

100BASE-TX SiUTP Cat. 5 (2 Pares) 100m

100BASE-T4 NoUTP Cat. 3 (4 Pares) 100m

1000BASE-T SiUTP Cat. 5, 5e (4 Pares) 100-300mUTP Cat. 6, 6a (4 Pares) 550-1000mUTP Cat 7 700 1000m

10BASE-FL SiF 0 Multimodo (62 5/125 859nm) 2 Km

10GBASE-T SiUTP Cat. 6, 7 (4 Pares) 55-100m

UTP Cat. 7 700-1000m

10BASE-FL SiF.0. Multimodo (62,5/125, 859nm) 2 Km

100BASE-FX SiF.0. Multimodo (62,5/125, 1300nm) 2 Km

1000BASE-LX SiF 0 Monomodo (9/125 1300nm) 5 Km


1000BASE LX SiF.0. Monomodo (9/125, 1300nm) 5 Km

10GBASE-E SiF.0. Monomodo (9/125, 1500nm) 40 Km


Par trenzado no apantallado (UTP U hi ld T t d P i )(UTP Unshield Twested Pair)

• Categoría 3 (hasta 16 MHz)• Categoría 3 (hasta 16 MHz)– 10 Base-T; 4 Mbit/s Token Ring

• Categoría 4 (hasta 20 MHz)– 10 Base-T; 16 Mbit/s Token Ring

• Categoría 5 (hasta 100 MHz) – 100 Base-T; 155 ATM Hasta 100Mbps100 Base T; 155 ATM, Hasta 100Mbps

• Categoría 5e (hasta 100 MHz)– 1000 Base-T, hasta 1 Gbps

• Categoría 6 ; 6e (hasta 250 MHz; 500 Mhz)– 1.000 Base-T, hasta 10 Gbps

• Categoría 7 (hasta 600 MHz)Categoría 7 (hasta 600 MHz)– Hasta 10 Gbps


REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.11 Redes WI-Fi

(Wireless Fidelity)Espectro ElectromagnéticoEspectro Electromagnético

Resonancia magn., líneastelefónicas y de alta tensión

RADIOFRECUENCIAS MICROONDAS LUZ

Aparatos Domésticos

Radio TV Telecomunic. Inalámbricas,Microondas, móviles y radar

Lámparas Rayos-X

Banda ELF VF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EMF Infrarrojo Ultravioleta R.X. R. Gamma

Frecuen. 50/60Hz 300Hz 3KHz 30KHz 300KHz 3Mhz 30MHz 300Mhz 3Ghz 30Ghz 300Ghz 103Thz 105Thz 108Thz



Elementos de la red

Medio Inalámbrico

Punto de AccesoEstaciónEstac ón

Sistema de Distribución



CONJUNTO BÁSICO DE SERVICIOS BSS (Basic Service Set)(Basic Service Set)

• Es el elemento básico de la arquitectura qIEEE 802.11

• Conjunto de estaciones inalámbricas que se i t llcomunican entre ellas

• El área de cobertura geográfica de un BSS se conoce como:se conoce como:– Área de servicios básicos, BSA (Basic Service

Area) )



Tipos de Redes

• Redes Independientes (Ad Hoc Independent BSS)(Ad-Hoc, Independent BSS)

• Redes Infraestructura, (Infraestructure BSS)(Infraestructure BSS)

• Redes Extendidas (Extended Service Set ESS)( )



REDES INDEPENDIENTES (I) (Redes Ad hoc, Independent BSS)( , p )

• Las estaciones se comunican directamente

• No existe Punto de Acceso• Creadas para un corto periodo de tiempo• Dos estaciones bastan para formar este

ti d dtipo de red



REDES INDEPENDIENTES (II) (Redes Ad hoc, Independent BSS)

Independent BSS DO DD

BSA: Basic Service Area



IEEE 802.11REDES INFRAESTRUCTURA (I)REDES INFRAESTRUCTURA (I)

(Infraestructure BSS)

• Existe un Punto de acceso• Las estaciones se comunican de

forma indirecta a través del Punto de accesoacceso

• Las estaciones deben de asociarse a un Punto de Acceso u u to de cceso



IEEE 802.11REDES INFRAESTRUCTURA (II)REDES INFRAESTRUCTURA (II)

(Infraestructure BSS)

Infraestructure BSS

Punto de Acceso



IEEE 802.11REDES EXTENDIDAS (I)

(Extended Service Set ESS)

• Se pueden comunicar estaciones de distintas BSSdistintas BSS

• Acceso a otras redes (Internet)• Varios Ptos de Acceso concatenados• Varios Ptos de Acceso concatenados

unidos por una red trocal• Los PA actúan como puentes os actúa co o pue tes

entregando las tramas a las estaciones asociadas

Acceso y RALAcceso y RALBSS (Basic Service Set): Conjunto de estaciones Inalámbricas que se comunican entre sí


REDES EXTENDIDAS (II) (Extended Service Set ESS)( )

PA1BSS1 BSS2

PA2


Internet


IEEE 802.11FORMATO TRAMA

Ñ Á

CABECERA MAC: 30 Bytes

TAMAÑO MÁXIMO: 2.346 Bytes

CONTROL DURACIÓN DIR 1 DIR 2 DIR 3 CONTROL DATOS CRCDIR 4

2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 Bytes

TRAMA /ID SECUENCIADATOS CRCDIR 4

VERSION TIPO SUBTIPO HACIA MAS REINTENTOSDE CONTROLCONTROL MAS WEP RSVD

2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1 Bits


PROTOCOLO SD FRAG.REINTENTOS

SD POTENCIAPOTENCIA DATOSWEP RSVD

REDES DE COMPUTADORES IEEE 802.11:IEEE 802.11:

Tipos de Trama (I)

• Datos• Control

ACK RTS CTS– ACK, RTS, CTS

• Gestión– Beacon, Probe, Associate, Disasociate,

Authentication ….



IEEE 802.11: Tipos de Trama (II)

Tramas de Gestión• Tramas de Gestión– Beacon (Baliza)

» El PA advierte su presencia trasmitiendo 10 tramas Beacon por seg. Contiene información útil tal como el nombre de la red y las capacidades del PA.

– Probe (petición y respuesta)» Permite a una estación preguntar si hay alguna red en un determinado canal

– Authenticate (petición y respuesta)» Para autenticación de la estación frente al PA.

– Associate (petición y respuesta)» Para llevar a cabo el proceso de conexión de una estación con el PA.

– Disassociate (notificación) » Para desconexión de un PA

– Reassociate (petición y respuesta)» Para conectarse a un nuevo PA.

– Deauthentication (notificación)


( )


DIRECCIONES MAC (I)

PA

Misma BSSMisma BSSDO DD

BSSID: Basic Service Set Indentifier (Es un número aleatorio/ MAC pto acceso)

Función Hacia SD Desde SD Dir 1(Receptor) Dir 2(Transmisor) Dir 3 Dir 4

SSID: Service Set Indentifier (caracteres alfanuméricos)


IBSS 0 0 DD DO BSSID -----


IEEE 802.11DIRECCIONES MAC (II)

DO PA

T R (BSSID)

Cliente

DD

BSSID: Basic Service Set Indentifier (Es la MAC del Punto de Acceso)

Servidor


SSID: Service Set Indentifier (caracteres alfanuméricos)


Hacia SD 1 0 BSSID (PA) DO DD -----


IEEE 802.11DIRECCIONES MAC (III)

DD PA

R T (BSSID)

Cliente

DO


Servidor


SSID: Service Set Indentifier (caracteres alfanumericos)


Desde SD 0 1 DD BSSID (PA) DO -----


IEEE 802.11DIRECCIONES MAC (IV)

PA2PA1

T R

DO DDDO DD


Cliente Servidor


SSID: Service Set Indentifier (caracteres alfanumericos)


Puente 1 1 R (PA2) T (PA1) DD DO


IEEE 802.11MECANISMO BÁSICO DE ACCESOMECANISMO BÁSICO DE ACCESO

CSMA/CA (I)

• Si el medio está libre: – La estación espera que el medio permanezca vacío unLa estación espera que el medio permanezca vacío un

tiempo igual a IFS (Interframe Space)– Si esto ocurre la estación puede transmitir

inmediatamenteinmediatamente• Si el medio está ocupado:

– La estación aplaza la transmisión y continúa it i d l di h t l t i iómonitorizando el medio hasta que la transmisión en

curso acaba.– La estación aplaza el acceso un tiempo IFS. – Si el medio está desocupado durante este periodo, la

estación implementa un procedimiento de espera aleatoria (random backoff)



IEEE 802.11 MECANISMO BÁSICO DE ACCESOMECANISMO BÁSICO DE ACCESO

CSMA/CA (II)¿Canal Libre?

si no

¿Continúa Libreun tiempo IFS?

Espera hasta que finalicela transmisión en curso

no

¿Continúa Libre

un tiempo IFS?

si

si

no

Procedimiento de Espera Aleatoria

Transmisión Trama

si

¿Ack recibido

Liberaciónbuffer

Procedimiento

si

no

Acceso y RALAcceso y RALen tiempo espera?

ProcedimientoRetransmisión

no



CSMA/CA (III)

DIFS

PIFS

MEDIO

DIFS

PIFS

SIFSRANURA DE TIEMPO LIBRES

TRAMAOCUPADO

TRAMADATOS

IFS InterFrame Space

VENTANA CONTIENDAAPLAZAMIENTO EN ACCESO

DIFS: DCF – IFSPIFS: PCF IFS

SIFS: Short IFS

DFS: Distributed Coordination FunctionPCF: Point Coordination Function




CSMA/CA (IV)

• El estado del medio abarca dos ámbitos D ió d P d Fí i– Detección de Portadora Física:» Proporcionado por el nivel físico

– Detección de Portadora Virtual:» Proporcionado por el nivel MAC» Consta de un vector de reserva (NAV network» Consta de un vector de reserva (NAV, network

allocation vector).• El NAV mantiene una predicción del tráfico futuro

en el medioen el medio • El NAV utiliza la información de reserva del medio

incluida en la cabecera MAC de las tramas de datos/gestión o en las tramas control.




CSMA/CA (V)

• Cuando una estación transmite una trama de datos:

– Incluye en la cabecera de la misma (campo “Duración”) información que permite a todas las estaciones del medio conocer el tiempo queestaciones del medio conocer el tiempo que estará ocupado el medio

– Todas las estaciones que escuchen la trama de datos ajustarán sus respectivos NAV dedatos ajustarán sus respectivos NAV de acuerdo con el valor de duración

– La estación receptora responde con una trama ACK d é d t i t l SIFSACK después de un corto intervalo SIFS



Función Centralizada de A l M di (I)

Intervalo de Repetición CFP

Acceso al Medio (I)

TBTT

Intervalo Libre de contienda (CFP)Intervalo decontienda (CP)

Intervalo de Repetición CFP

SIFS SIFSPIFSSIFSPIFS

BD1+

SondeoD2+ACK1

+SondeoD3+

Sondeo

E1: E3:

Fin_CF

E1:ACK+D1

E3:ACK

SIFS SIFS Reinicio NAV

Duración Max CFP

NAV

Acceso y RALAcceso y RALTBTT:Target Beacon Transmission Time; CFP: Contention Free Period; CP: Contention Period

Duración_Max_CFP


Variantes de la Norma

ESTÁNDAR MODULACIÓN FRECUENCIAS VELOCIDAD (Mbit/s)

802 11 legacy FHSS1 DSSS2 2 4 GHz IR 1 2802.11 legacy FHSS , DSSS ,Infrared

2.4 GHz, IR 1, 2

802.11 b DSSS, HR- DSSS3 2.4 GHz 1, 2, 5.5, 11

802.11 g DSSS, HR- DSSS,OFDM4

2.4 GHz 1, 2, 5.5,11; 6, 9, 12,18, 24, 36, 48, 54

802.11 a OFDM 5.2, 5.8 GHz 6, 9, 12, 18, 24, 36,48, 54

1Frequency-Hopping Spread Spectrum1Direct-Sequence Spread Spectrum

3Hi h R t Di t S S d S t


3High Rate Direct-Sequence Spread Spectrum4Orthogonal frequency-division multiplexing

REDES DE COMPUTADORES Medios y Técnicas deMedios y Técnicas de

TransmisiónI f j• Infrarrojos– Distancias cortas, misma habitación. 1 Mbit/seg

• FHSS– Espectro Expandido por Salto de Frecuencias, (Frequency Hopping Spread

Spectrum). Se transmite durante un cierto tiempo en una frecuencia y después se salta a otra frecuencia de forma aleatoria y así sucesivamente. (1-2 Mbit/seg)

DSSS• DSSS – Espectro Expandido de Secuencia Directa (Direct Sequence Spread Spectrum). Se

combinan una portadora y un tren de pulsos pseudoaleatorios.

SSS• HR-DSSS. – Espectro Expandido de Secuencia Directa de Alta Velocidad (Direct Sequence

Spread Spectrum High Rate).

• OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplex. Se divide la banda en un gran número de

portadoras con un ancho de banda reducido en cada una de ellas, y realiza un seguimiento de cada portadora para optimizar su uso


seguimiento de cada portadora para optimizar su uso.


Parámetros Algoritmo Backoff

CWmin CWmax SlotTime

FHSS1 15 1023 sμ50

DSSS2 32 1023 sμ20

OFDM3 15 1023 sμ9

1Frequency-Hopping Spread Spectrum2Direct-Sequence Spread Spectrum


q p p3Orthogonal frequency-division multiplexing

REDES DE COMPUTADORES Canales DSS (banda de 2 4 GHz)Canales DSS (banda de 2,4 GHz)

• IEEE 802.11 divide el espectro en 14 canales disponibles de 22 MHz. Si bien están superpuestos, por lo que interfieren entre sí, excepto el 1, 6 y 11.

• Aunque no todos los canales están disponibles en todos los• Aunque no todos los canales están disponibles en todos los países. En Europa se pueden usar 13 canales (en España 10-11, en Francia 10-13, etc.); en América 11 y en Japón 14.

• Se configura en el PA y se selecciona automáticamente en los terminales


terminales


Canales y Compatibilidad Internacional

US xx

MHz24122417

Channel12

Europexx

Spain JapanFrance

xxx

242224272432

345

xxx

25Mhz

xxx

243724422447

678

xxx

25Mh xxx

245224572462

91011

xxx

xx

xx

25Mhz

246724722484

121314

xx

x

xx



• Tecnología WI FI banda Ancha 144

IEEE 808.11n

• Tecnología WI-FI banda Ancha 144-600Mbps

Streams HDTV data wireless multimedia– Streams HDTV, data, wireless multimedia• Compatibilidad estándares anteriores

I i ló i• Innovaciones tecnológicas– Aumento ancho de canal 20Mhz a 40Mhz– Multiplexacion espacial OFDM – Agregacion de tramas– Asentimientos conjuntos


REDES DE COMPUTADORES 3 4 Implementación de RAL‘s3.4 Implementación de RAL s

3.4.1 Dispositivos de interconexión3.4.1.1. Hub3.4.1.2. Puentes3.4.1.2. Puentes3.4.1.3. Protocolo STP3.4.1.4 Conmutadores (switches)3 4 1 5 Gigabit Ethernet Buffered Distributor3.4.1.5 Gigabit Ethernet. Buffered Distributor

3.4.2 Ral conmutadas3.4.2.1 Control de Flujo3 4 2 2 Autonegociación3.4.2.2 Autonegociación3.4.2.3 Tramas JUMBO

3.4.3 VLAN (Ral Virtuales)3.4.4 Encapsulamiento



Funcionamiento Básico de un Puente (I)

TRAMAS CON

Est. 1 Est. 2 Est. 10....................TRAMAS CONDIRECCIONES

11..20 SON ACEPTADASY RETRANSMITIDAS

PUENTE

TRAMAS CONDIRECCIONES

1..10 SON ACEPTADASY RETRANSMITIDAS

Est. 11 Est. 12 Est. 20.................



REDES IEEE 802.3Funcionamiento Básico de un Puente (I)

DOMINIO DE COLISIÓN

REDES IEEE 802.3

Est. 1 Est. 2 Est. 10........................

PUENTEDOMINIO DE COLISIÓN


Est. 11 Est. 12 Est. 20........................

REDES DE COMPUTADORES Conceptos BásicosConceptos Básicos

No modifican el formato de las tramas• No modifican el formato de las tramas• Almacenan temporalmente las tramas

P d li i i t• Pueden realizar encaminamiento• Espacio de direcciones único

U t d t i l´• Un puente puede conectarse a varias ral´s• No existen tramas con direccion origen o destino

un puente (salvo tramas de gestión)un puente (salvo tramas de gestión)• No poseen mecanismos de control de flujo• En redes IEEE 802 3 crean varios dominios de• En redes IEEE 802.3 crean varios dominios de

colisión



Puentes Transparentes (I)

B A 2A BB A

A B1 2

D.D. D.O.

B AD.D. D.O.

D.D. D.O.

B AD.D. D.O.

E

D

F

C 1 23A BD.D. D.O.

D.

A BD.D. D.O.E

AB

D.O

. D

.D

3

TABLA EN EL PUENTE

3

INCIIALMENTE TRAMA DE A a B TRAMA DE B a A

A=1B=2

A=1



Puentes Transparentes (II)A

RAL AB AD.D. D.O.

PUENTE 2PUENTE 1

T0Pto.1 Pto.1

PUENTE 1T1

T2Pto.2

Pto.2

RAL BB AD.D. D.O.

B AD.D. D.O.

TABLA PUENTE 1 TABLA PUENTE 2BA=1 A=1To

A=2 To+ T2 A=2 To+ T1

To


A=2 To+ T2 A=2 To+ T1


ÁAlgoritmo Árbol de Expansión (I)SPANNING TREE PROTOCOL (STP, IEEE802.1d)

• Seleccionar un puente raíz– El que tenga el menor IDEl que tenga el menor ID– ID = Prioridad (conf) + MAC del dispositivo– Sus puertos son ‘puertos designados’

• Seleccionar ‘puertos raíz’ en los demás puentes

– El que tenga el menor coste

• En cada Ral un puente es elegido como puente designadopuente designado

• Bloquearlos puertos no-designados



ÁLAN A

Algoritmo Árbol de Expansión (II)SPANNING TREE PROTOCOL (STP, IEEE802.1d)

P1

LAN A

P1

P5

P6

LAN B

P2P6

LAN C

P3LAN D

P4LAN E


LAN E


ÁLAN A

Algoritmo Árbol de Expansión (III)SPANNING TREE PROTOCOL (STP, IEEE802.1d)

PUENTE P1

LAN AD R R

RAIZP1

P5

P6

LAN BDRP2

P6

LAN CR

P3

R

LAN D

P4LAN E

R


LAN E


ÁAlgoritmo Árbol de Expansión (IV)SPANNING TREE PROTOCOL (STP, IEEE802.1d)

P1

LAN AD R R

PUENTE P1

P5LAN B

RD

PUENTERAIZ

P2P6

LAN CR

D

P3LAN D

R

D

P4 LAN E

R


LAN ED


ÁLAN A

Algoritmo Árbol de Expansión (V)SPANNING TREE PROTOCOL (STP, IEEE802.1d)

LAN A

P1P1LAN B

P2P6

LAN C

LAN D

P4LAN E


LAN E


Estados de puertos en STP

• Bloqueado (Blocked) • Escuchando (Listening)( g)

– Esperando mensajes STP para asegurarse de que no hay bucles

• Aprendiendo (Learning)– Recibiendo tramas y guardando y g

direcciones MAC en la tabla • Reenviando (Forwarding)



RALs Conmutadas

• Basadas en tecnología Ethernet• Optimización del ancho de banda entre

grupos de usuarios• Comunicaciones dúplex• Incremento progresivo de la velocidad

(100mbps, 1gbps, 10gbps)F ilid d d tió• Facilidades de gestión

• Posibilidad de crear redes virtuales


REDES DE COMPUTADORES Conmutadores Ethernet (I)

ABH B

CG

H

HUB

DE

FDe F a C

A

EDe F a C

B

CG

H

SWITCH C

DF

G SWITCH


EDe F a C

REDES DE COMPUTADORES Conmutadores Ethernet (II)Conmutadores Ethernet (II)

• Las tramas se retransmiten en función de la dirección MAC destinode la dirección MAC destino

• Permiten el funcionamiento Full-Dúplex:Dúplex:

– No hay colisionesNo hay limitación de distancia a nivel MAC– No hay limitación de distancia a nivel MAC (100Km con F.O.)



C t d Eth t (III)Conmutadores Ethernet (III)

• Pueden disponer de estrategias de control de flujo:

– Un Switch si detecta el puerto destino sobrecargado puede enviar una señal de JAM a la estación origen

– Tramas “Pause”Tramas Pause• La conmutación de las tramas puede ser:

– Estática:El tráfico se difunde a un conjunto deEstática:El tráfico se difunde a un conjunto de puertos fijos

– Dinámica:Los Conmutadores aprenden en qué puerto está conectada una estación



Control de flujo• Se ha definido un tipo de trama de control MAC,

denominada “PAUSE” que solamente se puede utilizar en estaciones dúplexp

• Cuando un dispositivo estima que se ha superado un determinado umbral de ocupación de buffers, transmite una trama “PAUSE” al dispositivo partransmite una trama “PAUSE” al dispositivo par implicado en la comunicación.

• Cuando el subnivel “MAC Control” recibe una trama “PAUSE”, indica a “LLC” que interrumpa la transmisión de tramas de datos hacia el subnivel MACpor un periodo de tiempo especificado en el campopor un periodo de tiempo especificado en el campo “PARÁMETROS”.


REDES DE COMPUTADORES Trama PauseTrama Pause

“Control Mac IEEE 802.3” =8808

“Trama Pause” =0001

Dir. Dir. type

CRCtado

r

Preámbulo igo etro

s

ReservadoDESTINO ORIGEN

Ethe

rt CRC

Delim

iPreámbulo

6 6 2 42 47 1Bytes 2

Códi

2

Pará

me Reservado

(0)

46



Autonegociación

• Puede ocurrir que los dos dispositivos Ethernet implicados en una comunicación no soporten las mismas opciones (transmisión dúplex, control de flujo). ( p , j )

• La Clause 28 IEEE Standar (Sdt) 802.3 define un mecanismo de “autonegociación” para que los dos extremos de una conexión física se pongan de acuerdo en los siguientes parámetros:p g g p– Velocidad de transferencia: 10 Mb/s o 100 Mb/s.– Modo de trabajo: semidúplex ó dúplex.– Control de flujo: soportado o no.Control de flujo: soportado o no.

• El proceso de autonegociación lo realiza el nivel físico y tiene lugar al arrancar los dispositivos o en una reinicialización efectuada por razones de mantenimiento.efectuada por razones de mantenimiento.


REDES DE COMPUTADORES Topología 10BASET semidúplex

(HDX, HALF DUPLEX)

10 Mbps

HUBSEMIDÚPLEX

SERVIDOR

10 Mbps 10 Mbps 10 Mbps

HUBSEMIDÚPLEX

HUBSEMIDÚPLEX

HUBSEMIDÚPLEX

SEMIDÚPLEX

Acceso y RALAcceso y RALCliente A Cliente B Cliente C Cliente D Cliente E

REDES DE COMPUTADORES Topología 10BASET semidúplex

ASWITCH

(FDX, FULL DUPLEX)

10 Mbps

D

SWITCHDÚPLEX

SERVIDOR

AD

10 Mbps 10 Mbps10 Mbps10 Mbps

HUBsSEMIDÚPLEX

Acceso y RALAcceso y RALCliente A Cliente C Cliente DCliente B

REDES DE COMPUTADORES Topología 100BASET

100 Mb

Topología 100BASET

100 Mbps

SWITCH10/100Mps

10 Mbps

SERVIDOR

10 Mbps 10 Mbps10 Mbps10 Mbps

HUBs


Cliente A Cliente C Cliente DCliente B


Comparación Puente-Conmutador

• Ambos filtran las tramas usando la dirección destino MAC y automáticamente construyendestino MAC y automáticamente construyen tablas de encaminamiento

• Se diferencian en que:– Un puente tiene un número reducido de interfaces (entre

2 y 4) mientras que los conmutadores pueden tener varias docenas

– Los conmutadores puede operar en modo dúplex– Algunos conmutadores pueden retransmitir tramas sin

almacenarlas completamente



Comparación Hub-Conmutador• Un HUB es un repetidor multipuerto,• Un conmutador es un puente multipuerto.• Un conmutador ahorran ancho de banda,

pero introducen retardo – Toda la trama o al menos parte de ella tiene que serToda la trama o al menos parte de ella tiene que ser

almacenada para determinar el puerto de salida.• Todos los puertos de un HUB comparten el

i h d b d S l iblmismo ancho de banda. Solo son posibles conexiones semi-duplex

• Un conmutador es un dispositivo que opera aUn conmutador es un dispositivo que opera a nivel 2



Gigabit Ethernet (802.3z/ab)

• Ampliación trama mínima a 512 bytes (carrier extension)extension)

• Distribuidor de Buffer (Buffered Distributor) – Repetidor multipuerto con enlaces duplex– Repetidor multipuerto con enlaces duplex

• Conmutadores GigabitLos puertos tienen funcionamiento Duplex– Los puertos tienen funcionamiento Duplex


REDES DE COMPUTADORES Gigabit EthernetGigabit Ethernet

Buffered Distributor• Es un repetidor multipuerto con buffers de almacenamiento y enlaces dúplex • El Buffered Distributer proporciona conectividad dúplex, como un conmutador,

pero no es tan caro ya que es una extensión de un repetidor. • Tiene un buffer de entrada para cada puerto donde se encolan las tramas

recibidas. Internamente, posee un bus compartido de forma que las tramas recibidas por un puerto son enviadas a todos los demás (como en un Hub),

• Sólo se admiten conexiones a terminales finales o conmutadores (no se permiten conexiones en cascada). No tiene tabla de direcciones.

• Todos los terminales deben trabajar en modo dúplex y ser capaces de admitir tramas “PAUSE” C ando los b ffers de entrada se llenan se en ían tramastramas “PAUSE”. Cuando los buffers de entrada se llenan, se envían tramas “PAUSE” a los terminales con el objeto de realizar contención hacia atrás y de esta manera, no se pierden tramas por desbordamiento de colas.

• El motivo del desarrollo del Buffered Distributor es su coste comparado con un• El motivo del desarrollo del Buffered Distributor es su coste comparado con un conmutador Gigabit.


REDES DE COMPUTADORES TOPOLOGÍAS I

CONMUTADOR- CONMUTADOR

SERVIDORESSERVIDORES SERVIDORESSERVIDORES

100 Mbps 100 Mbps100 Mbps 100 Mbps

100 Mbps

100 Mbps 100 Mbps100 Mbps 100 Mbps

MÓDULOS

100 Mbps100 Mbps100 Mbps 100 Mbps100 Mbps100 Mbps

1000 Mbps

100 Mbps 100 Mbps 100 Mbps 100 Mbps 100 Mbps100 Mbps


REDES DE COMPUTADORES TOPOLOGÍAS II

SERVIDOR DE ALTAS PRESTACIONES

1000 Mbps

SERVIDOR

100 Mbps 100 Mbps 100 Mbps

HUB HUB HUB



Limitaciones Conmutadores

• No limita el dominio de broadcast• No limita tráfico multicast• No limita tráfico multicast• Susceptible a bucles (loops)

Se resuelve con Spanning Tree pero–Se resuelve con Spanning Tree, pero» Aumenta complejidad» Puede tener convergencia lenta» Puede tener convergencia lenta


REDES DE COMPUTADORES Redes de Área Local VirtualesRedes de Área Local Virtuales

VIRTUAL LANs (VLANs)

• Separar el switch en varios switches ‘virtuales’

• Cada VLAN es un dominio de broadcast• Gestión de red y servicios seguridad• Gestión de red y servicios seguridad• Se pueden enlazar dos o más switches

que comparten VLANs (VLAN trunking)que comparten VLANs (VLAN trunking)• Comunicación entre VLANs requiere un

router routerrouter router– VLAN <>Subred IP



Identificación de VLANs• Por puertoo pue to

– El método más común» Impide el movimiento del puesto de trabajo

• el 20 % de los puestos se mueven cada año• el 20 % de los puestos se mueven cada año

• Tabla de direcciones MACDirección MAC VLAN

1212354145121 11212354145121 12389234873743 2 3045834758445 2 5483573475843 15483573475843 1

• Por dirección IP– Switch N3 ó Multinivel

• Por etiqueta 802.1Q– Campo adicional en la cabecera de trama


REDES DE COMPUTADORES Tipos de VLANTipos de VLAN

• Estáticas– Asignadas manualmente por el administrador

Ti tid d h h bi– Tiene sentido cuando no hay muchos cambios – Ventaja: simplicidad

• DinámicasDinámicas– Se crea una base de datos centralizada Se crea una

base de datos centralizadaMAC > VLAN– MAC -> VLAN

– Al conectar una estación, el switch la asigna a la VLAN correspondiente

– Conveniente cuando hay muchos cambios– Desventaja: Complejidad


REDES DE COMPUTADORES Etiquetado de Tramas (I)Etiquetado de Tramas (I)

IEEE 802.1Q

• Se agrega una identificación a cada trama para diferenciar a qué VLAN pertenece

• El switch que recibe una trama etiquetada puede:

Reenviarla a través de otro puerto troncal– Reenviarla a través de otro puerto troncal (sin modificar)

– Reenviarla a través de un puerto de enlace, previamente quitando la etiquetapreviamente quitando la etiqueta


REDES DE COMPUTADORES Etiquetado de Tramas (II)Etiquetado de Tramas (II)

IEEE 802.1Q• Estándar de la IEEE para etiquetado de tramas• Introduce un encabezado de etiqueta dentro del

b d Eth t d é d l di ióencabezado Ethernet, después de la dirección MAC origen

• Permite 4095 VLANs individuales• Permite 4095 VLANs individuales


REDES DE COMPUTADORES Etiquetado de Tramas (III)Etiquetado de Tramas (III)

FORMATO TRAMA IEEE 802.1Q

Dir. Dir. CRCtado

r

P á b l TPID TCI rtyp

e

D .DESTINO

D .ORIGEN

CRC

6 6 2 42 - 1496 4

Datos

Delim

itPreámbulo

7 1

TPID TCI

2

Ethe

r

2

• TPID = Tag Protocol IDg– Corresponde a Ethernet Type – 8100 equivale a una etiqueta 802.1Q

• TCI = Tag Control Information– Incluye el VLAN ID y otra información de control

i id d


como prioridad

REDES DE COMPUTADORES VLAN Etiquetas 802.1Qq

VLAN2VLAN1

VLAN1


VLAN2

acceso y ral 30abril10 ALU.ppt [Modo de compatibilidad]lmengual/RAL/RAL.pdf · Tema III: Redes de...

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