transporte La capa “host a red”arco.esi.uclm.es/~david.villa/redes4/Redes-FisicaEnlace.pdf ·...

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David Villa <[email protected]> :: http://www.inf-cr.uclm.es/www/dvilla/ 1

Versión 28/02/11

La capa “host a red”

:: Redes ::

aplicación

transporte

física

red

enlace

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Contenidos

Introducción

La capa física

La capa de enlace

Encapsulación

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canal de transmisiónmedios de transmisióntransmisión de datosmultiplexación y conmutacióntecnologías

● la red telefónica conmutada (RTC)● xDSL● televisión por cable

La capa física

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Introducción

La capa “host a red” del modelo de referencia TCP/IP dice únicamente que el host debe conectarse a la red de modo que se puedan enviar/recibir paquetes IP.Pero para una adecuada comprensión de la problemática de interconexión de redes debemos conocer qué ocurre en las capas inferiores:

● La capa física● La capa de enlace

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capa física :: canal de transmisión

La transmisión de datos se realiza mediante la propagación de una onda electromagnética a través de un canal, modificando alguna de sus propiedades en función del tiempo.

Todo canal tiene una capacidad limitada, incluso en ausencia total de ruido (Nyquist). Por supuesto, el ruido agrava la situación(Shannon).

Por tanto, la señal en un canal de transmisión se ve afectada por:● ruido● atenuación● distorsión

• diafonía

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capa física :: medios de transmisión

guiados● magnético● cobre

• Coaxial• STP. Par Trenzado Blindado.• UTP. Par Trenzado No blindado.• ScTP. Par Trenzado Apantallado.

● fibra óptica

inalámbricos● radio● microondas● infrarrojos● láser

satélite

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Digital (o discreto): Que sólo puede tomar valores en un conjunto muy determinado

Analógica (o continuo):Puede tomar valores en un rango dado en incrementos infinitamente pequeños. Son “análogas” a las ondas sonoras.

Dato: Cualquier entidad capaz de transmitir información.

Señal: Representación de datos en una magnitud electromagnética.

Transmisión: Comunicación de datos por medio de señales.

Transmisión de datos :: Definiciones

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Datos

analógicos: Audio, vídeo.

digitales: Texto.

Señales

analógicas: Una onda electromagnética que varía continuamente.

digitales: Una secuencia de pulsos de tensión.

Transmisión

analógica: Transmite señales analógicas con independencia del contenido. Se usan amplificadores para paliar la atenuación.

digital: Depende del contenido de la señal. Se utilizan repetidores para regenerar la señal.

Datos / Señales / Transmisión

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Ancho de banda

“El ancho de banda se define como la cantidad de información que puede fluir a través de una conexión de red en un período dado.”

Se puede medir en “bits por segundo” (bps), o múltiplos como el Kbps, Mbps, Gbps, etc. Es lo que se llama “ancho de banda digital”. No confundir con “velocidad de transmisión”.

También se puede medir en términos de la cantidad de espectro electromagnético que permite el canal de comunicación. La unidad básica es el Herzio (Hz) y se utilizan múltiplos: KHz, MHz, GHz, etc. Es lo que se llama “ancho de banda analógico”.

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modulación de la señal

Amplitud

frecuencia

fase

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codificación de símbolos

Conceptos

● baudio

● símbolo

Métodos

● QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, Codificación por desplazamiento de fase)

● QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulación de amplitud en cuadratura)

● TCM (Modulación por codificación de malla)

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codificación de símbolos (II)

• Un esquema simplificado de modulación en amplitud

• 4 símbolos

• 2 bits/símbolo

1 1 0100 0 10 1

0

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Topologías de Red

La topología define la estructura de la red.Topología física. La estructura real del cableado y otros medios.

● bus● estrella, estrella extendida.● anillo

Topología lógica. El modo en que los hosts acceden a la red.● broadcast● paso de testigo● bus

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Topologías de Red

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RTC :: la Red Telefónica Conmutada

Es la mayor obra de ingeniería creada por el hombre.

El objetivo original era la transmisión de la voz humana.

Aunque se está actualizando gracias a la fibra y la transmisión

digital, la “última milla” aún es de cobre, y analógica en su mayor

parte.

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RTC :: estructura

Partes:● circuito local (local loop), bucle de abonado

● troncal (trunk)

● oficinas interurbanas

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El PC convierte sus datos en una señal analógica (mediante un módem)

La oficina local convierte la señal a digital para enviarla a través de fibra óptica hasta la oficina local del destinatario.

La oficina “remota” reconstruye la señal analógica original.

El módem del destinatario obtiene la señal digital obtenida por el PC origen.

Hasta no hace mucho los ISP utilizaban baterías de módems. Actualmente los ISP utilizan líneas digitales.

Eso permite que se pueda duplicar el ancho de banda de la línea, de 35 Kbps (módem de 33Kbps) a 70 Kbps (módems de 56Kpbs). Sin embargo, el canal de subida se mantiene a 33Kbps.

RTC :: comunicación entre computadoras

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xDSL: línea digital del suscriptor

Se elimina el filtro pasabanda (300-3400Hz) que la compañía telefónica pone en la centralita. La capacidad del canal es entonces mucho mayor, aunque está limitada por otros factores:

● longitud y sección del cable

● densidad del cableado (ruido, diafonía)

El ancho de banda disponible (1,1MHz) se divide 256 canales y éstas a su vez en tres bandas:

● telefonía (voz)

● canal ascendente

● canal descendente

Si estos canales tienen la misma “anchura” se llama Symmetric DSL, si son diferentes se llama Asymmetric DSL.

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xDSL: línea digital del suscriptor

ADSL permite 8 Mbps (descendente) y 1Mbps (ascendente).

Comercialmente se ofrece 512K/64K o 1M/256K.

Utiliza modulación QAM

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Televisión por cable

Proviene de los sistema de antena comunitariaDio lugar a HFC (Hybrid Fiber Coaxial cable)

● Fibra óptica en las troncales ● Coaxial en la red de distribución

Espectro:

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Televisión por cable

Estándar específico: DOCSIS

● múltiples canales ascendentes/descendentes

● QPSK/QAM-16 para ascendentes y QAM-64 para descendentes

Requiere de un equipo especial: el cable-modem. Se conecta al

PC por medio de una tarjeta Ethernet.

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Referencias

B.F. Transmisión de datos y redes de comunicaciones, cuarta edición 2007.● Parte 2

A.S. Tanenbaum. Redes de computadores. Pearson Educación, 4ª edición, 2003.

● Capítulo 2

CISCO Systems. Inc. Guía del primer año. CCNA 1 y 2. Cisco Press, 2003.

● Capítulos 3 y 4

Material e-learning CISCO Networking Academy

● Módulo 8 de CCNA Exploration :: Network Fundamentals.

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La capa de enlace

Enlace de datosEntramadoControl de erroresProtocolos de enlace simplificadosVentana deslizanteProtocolos de enlaceConmutación en la capa de enlaceVLAN (LAN Virtuales)

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Enlace de datos

Estudia la problemática que plantea la comunicación entre dos máquinas conectadas directamente (sin intermediarios)

Los problemas más importantes son:● errores en la transmisión de datos● retardo de propagación

Las funciones de esta capa son:● Proporcionar una interfaz de servicio para la capa de red● Gestiones los errores de transmisión● Implementar control de flujo

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Enlace de datos

La capa de enlace toma paquetes de la capa de red y los encapsula en tramas antes de ponerlos “en el cable”.

Una trama está formada por:● Un encabezado● La carga útil (payload) constituido por datos del paquete.● Un terminador

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Entramado

El entramado es el proceso de encapsulación que realiza la capa de enlace. Divide el flujo de bits que se envía y recibe a la capa física con el fin de acotar el lugar donde se puede producir un error.

Habitualmente cada trama incorpora una suma de verificación u otros mecanismos que permiten detectar y corregir errores en esa trama

Los límites de las tramas pueden definirse mediante:● Contador de caracteres.● Delimitador, con relleno de caracteres.● Delimitador de inicio y fin, con relleno de bits.● Violaciones de codificación de la capa física.

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Entramado :: conteo de caracteres

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Entramado :: bandera, con relleno de caracteres

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Entramado

Una trama tiene habitualmente los siguientes campos:

● inicio de trama

● dirección

● longitud / tipo / control

● datos

● checksum o CRC

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Enlace de datos :: Control de errores

Tipos de errores:

● aislados

● ráfagas

El control de errores se basa en incluir información redundante,

esto puede hacerse con dos objetivos:

● códigos de detección de error (CRC)

● códigos de corrección de error (Hamming)

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Enlace de datos :: Problemática

El emisor no sabe si las traman llegan sin errores.

● Confirmación de recepción (positiva o negativa).

Si no llega confirmación se produciría un bloqueo.

● El emisor realiza un reenvío temporizado (timeout).

El receptor podría recibir varias veces la misma trama.

● Se asignan números de secuencia a las tramas.

El receptor puede no ser capaz de tratar todas las tramas que recibe.

● El emisor no envía tramas a menos que el receptor lo autorice

explícita o implícitamente.

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Protocolos de enlace :: simplificaciones

simplex sin restricciones● no se consideran limitaciones de procesamiento ni en los buffers.● canal de transmisión libre de errores● no hay confirmaciones ni números de secuencia

simplex de parada y espera (control de flujo básico)● canal libre de errores● el receptor tiene capacidad finita en su buffer● hay tramas de confirmación

simplex en un canal con ruido● hay tramas de confirmación● se utilizan números de secuencia y temporizador

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Protocolos de enlace :: otras mejoras

duplex: los dos extremos pueden enviar tanto tramas de datos

como de control.

superposición: la confirmación de recepción puede viajar en una

trama de datos.

● debe esperar a que se produzca una trama de datos para

superponer la confirmación de recepción (timeout)

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Ventana deslizante :: conceptos

ventana emisora: es el conjunto de números de secuencia que corresponden a las tramas que tiene permitido enviar el emisor. Corresponden a tramas que se pueden enviarse o que se han enviado pero aún no se han confirmado.

ventana receptora: es el conjunto de números de secuencia que corresponden a las tramas que tiene permitido aceptar el receptor. Las tramas recibidas que queden fuera de la ventana se descartan.

Las ventanas avanzan cíclicamente conforme van llegando las confirmaciones de recepción.

Cuando el receptor recibe tramas duplicadas envía una confirmación sobre la última trama correcta que recibió.

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Ventana deslizante :: canalización

El protocolo de parada y espera resulta muy ineficiente cuando la latencia de la conexión es alta. Este efecto se agrava con tamaños de trama pequeños.

● se puede evitar si permitimos que haya varias tramas “en el cable” y por tanto si confirmar.

● la cantidad ideal de tramas depende del tiempo que se necesite para emitirlas, que debe ser igual al tiempo de transito de ida y vuelta.

● Esta técnica se denomina canalización.

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ﾺ

Ventana deslizante :: canalización :: retroceso

¿Qué hacer con las tramas correctas que llegan después de una trama dañada?

¿Qué hacer con las tramas que llegan fuera de secuencia?● ¿Se descartan o se almacenan?

Si se descartan, el protocolo se llama de retroceso n. El receptor queda a la espera de que expiren los temporizador del emisor y se reenvíen las tramas. La ventana del receptor es de tamaño 1, sólo está dispuesto a aceptar la siguiente trama.

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Ventana deslizante :: canalización :: repetición selectiva

Si el receptor utiliza una ventana de tamaño mayor que 1, puede almacenar las tramas que llegan correctas aunque falten algunas de ellas. Esto se denomina repetición selectiva.

Sólo es necesario retransmitir las tramas perdidas o dañadas.

Se puede mejorar si el receptor envía una confirmación negativa(NAK) para las tramas dañadas.

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HDLC

SLIP

PPP : LCP / NCP / IPCP

Ethernet

Protocolos de enlace

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HDLC (High level Data Link Control)

Tipos de tramas:

a) información

b) supervisión

c) no numeradas

01111110 Address Control Data Checksum 01111110

8 8 8 variable 16 8Bits:

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SLIP (Serial Line Internet Protocol)

SLIP es un protocolo muy simple para encapsulamiento IP para líneas serie. Descrito en la RFC 1055 (6 páginas)

Se utiliza en enlaces serie de baja velocidad: 1.200 – 19.200 bps

Hoy en día ha sido casi completamente reemplazado por PPP.Define dos caracteres especiales: END(0xC0) y ESC(0xDB) para relleno de caracteres.

Para enviar un paquete el emisor SLIP transmite primero la carga útil. Después envía un byte END.

Si hay un dato con valor END, envía: ESC + 0xDC

Si hay un dato con valor ESC, envía: ESC + 0xDD

RFC1055RFC

1055

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SLIP :: limitaciones

SLIP no soporta direccionamiento: La dirección IP de los dos extremos debe ser conocida de antemano y preconfigurada.

No soporta identificación del tipo de paquete.

No tiene ningún mecanismo de detección y corrección de errores.

No hay ningún tipo de compresión.

CSLIP (Compressed SLIP) permite compresión de cabeceras. RFC 1144

PLIP (Parallel Line Internet Protocol) utiliza un cable paralelo para conexión entre dos PCs.

Escribe dos funciones send_packet() y recv_packet() para enviar y recibir paquetes sobre tramas SLIP. Se dispone de dos funciones send_char() y recv_char() para enviar y recibir un byte sobre la línea serie. Ver RFC 1055.

Ejercicio

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PPP (Point to Point Protocol)

Método para transmitir datagramas multiprotocolo sobre enlaces serie punto a punto. Es un estándar de la IETF que sustituye a HDLC.

Descrito en la RFC 1661 (52 páginas), complementarias: 1662, 1332-1334

El enlace serie debe ser full-duplex debe entregar las tramas en orden.

Tres componentes importantes:● Método para transporte de datagramas multiprotocolo.

● Un Protocolo de Control del Enlace (LCP) para establecimiento, configuración y prueba de la conexión de enlace de datos.

● Una familia de Protocolos de Control de Red (NPCs) para establecimiento y configuración de diferentes protocolos de la capa de red. Hay un NPC para cada protocolo de red soportado.

RFC1661RFC

1661

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PPP :: Encapsulamiento

Bandera01111110

Dirección11111111

Control00000011 Protocolo Información Checksum

FCSBandera

01111110

1 1 1 1/2 variable 2/4 1

Formato de trama:

● Protocolo: Identifica el datagrama encapsulado en la trama.• 0--- a 3---: Un protocolo del nivel de red.

• 4--- a 7---: Un protocolo sin NPC

• 8--- a B---: Un NPC

• C--- a F---: Un LCP

● Información: 0 o más bytes. Contiene un datagrama del protocolo indicado por el campo “protocolo”. Se puede negociar su tamaño máximo.

● Checksum: Utiliza FCS (Frame Check Sequence)

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PPP :: Operación del enlace :: Fases

Establish Authenticate

NetworkTerminate

Dead UP OPENED

SUCCESS/NONE

CLOSING

FAIL

DOWN

FAIL

Dead: El enlace no está operativo

Establish: Establecimiento del enlace mediante LCP. Configuración de opciones

independientes del protocolo de red.

Authenticate (Opcional). Permite exigir autenticación al otro extremo.

Network: Configuración mediante NCP de cada protocolo de red que se vaya a usar

Terminate: Fin del enlace PPP, mediante LCP.

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Hay tres categorías de paquetes LCP:● Configuración del enlace. Para establecer y configurar el enlace.

Configure-Request, Configure-Ack, Configure-Nak, Configure-Reject

● Terminación del enlace.Terminate-Request, Terminate-Ack

● Mantenimiento del enlace. Para gestionar y depurar el enlace.Code-Reject, Protocol-Reject, Echo-Request, Echo-Reply, Discard-Request

El paquete LCP se encapsula en el campo de información de una trama PPP indicando 0xC021 como tipo en el campo “protocolo”.

PPP :: LCP (Link Control Protocol)

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PPP :: LCP (Link Control Protocol) :: Formato

código: el tipo de paquete LCP.

identificador: utilizado para correspondencia entre peticiones y respuestas

longitud: la longitud total del paquete LCP incluyendo “código” e “identificador”.

No debe exceder la MRU (Maximum Receive Unit)

datos: un bloque de bytes de tamaño variable. Su formato depende del campo

“código”.

datos...

código

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91

0 1 2 3 4 5 6 7 8 92

0 13

identificador longitud

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PPP :: LCP (Link Control Protocol) :: tipos

Configure-Request: Abre una configuración PPP con las opciones indicadas en el

mensaje.

Configure-Ack: Reconocimiento de las opciones marcadas por el request.

Configure-Nak: Rechazo de las opciones indicadas en el mensaje.

Configure-Reject: Rechazo por opciones no reconocidas o no negociables.

Terminate-Request, Terminate-Ack: Petición de desconexión y con su

confirmación.

Code-Reject: Recepción de un paquete LCP de tipo desconocido.

Protocol-Reject: Recepción de un paquete PPP con protocolo desconocido.

Echo-Request, Echo-Reply: Test loopback del enlace.

Discard-Request: Paquetes de prueba.

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PPP :: Configuración de Opciones LCP

Se utilizan paquetes LCP Configure-Request, con el siguiente formato:

tipo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91

longitud datos ...

“tipo” puede ser:● Maximum-Receive-Unit: Determinar MRU. 1500 bytes por defecto.

● Authentication-Protocol: Petición de autenticación y elección del protocolo.

● Quality-Protocol: Monitorización de la calidad del enlace y elección del protocolo.

● Magic-Number: Elección del número para detección de loopback.

● Protocol-Field-Compression (PFC): Compresión del campo de protocolo.

● Address-and-Control-Field-Compression (ACFC): Compresión de los campos “dirección” y “control”

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Definidos en la RFC 1334

Los más usados son:

● PAP (Password Authenticacion Protocol)

● CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol) RFC 1994

PPP :: Protocolos de Autenticación

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PPP :: PAP

Password Authenticacion Protocol

Método sencillo para establecer la identidad del extremo PPP.

LCP debe negociar la opción Authentication-Protocol con valor PAP.

PAP se utiliza como un protocolo PPP más. Código: 0xC023

Formato del paquete Authenticate-Request:

ID del extremo (login)

código (1)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91

0 1 2 3 4 5 6 7 8 92

0 13

identificador longitud

clave (password)

long. ID

long. Clave

El otro extremo puede responder con Authenticate-Ack o Authenticate-Nak.

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Challenge Handshake Authentication Protocol

Se usa para verificar (periódicamente) la identidad del otro extremo del

enlace

El protocolo funciona como sigue:

● El “autenticador” envía un paquete Authentication-Challenge.

● El extremo envía un paquete Authentication-Response con el valor de la

función de hashing.

● Si el valor coincide, el “autenticador” envía un paquete Authentication-

Success. Si el valor no coincide, envía un paquete Authentication-Failure y

comienza el proceso de desconexión.

PPP :: CHAP

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PPP :: NCPs (Network Control Protocols)

Protocolos específicos para el establecimiento de conexión y la

configuración de los protocolos del nivel de red. Debe haber un NCP por

cada protocolo del nivel de red.

Hay NCPs para IP, IPX, AppleTalk, etc.

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IPCP (IP Control Protocol) es el protocolo NCP para IP. IPCP utiliza el valor 0x8021 en el campo de “protocolo” de PPP. IP utiliza 0x0021.

Tiene el mismo formato que LCP. Los tipos soportados son: Configure-Request, Configure-Ack, Configure-Nak, Configure-Reject, Terminate-Request, Terminate-Ack y Code-Reject

Admite las opciones: IP-Compression-Protocol e IP-Address.

● Formato del paquete IP-Address de IPCP:

PPP :: NCPs :: IPCP

código

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 91

0 1 2 3 4 5 6 7 8 92

0 13

identificador dirección IP

dirección IP (cont)

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Ethernet

La Ethernet original fue la primera tecnología de LAN de la historia.

Fue diseñada por Xerox hace 30 años. La primera norma Ethernet (DIX) fue

publicada por Digital, Intel y Xerox en 1980. Fue la primera norma abierta y

ello fue una de las razones de su rotundo e inmediato éxito.

En 1985, la IEEE publicó su propio estándar sobre Ethernet: la norma 802.3

Su diseño flexible ha permitido adaptar Ethernet a las nuevas tecnologías de

comunicación manteniendo total compatibilidad con versiones anteriores.

Hay variantes Ethernet desde 10 a 10.000 Mbps utilizando diversas

tecnologías, incluida la fibra óptica.

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La capa de enlace se divide en dos subcapas:

LLC (Logical Link Control)

MAC (Media Access Control)

Capa de Enlace en LAN

LLC

MAC

Capa deenlace

Capa de Red

Capa Física

MAC

LLC

LLC paquete MAC

paquete

paquete

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Ethernet :: direccionamiento MAC

Para permitir la distribución de tramas debe existir un direccionamiento.

Cada NIC debe tener una dirección física que está grabada en ROM.

En teoría todas las direcciones MAC deben ser diferentes.

La dirección MAC es una secuencia de 48 bits (12 dígitos hexadecimales)

La capa de enlace incluye las dirección MAC origen y destino en cada trama. El destinatario decide qué hacer con las tramas que recibe en base a la dirección MAC.

OUI (Identificador Exclusivo Organizacional)

o Ethernet Vendor ID

24

Número de serie

24 Corresponde a CISCO

Por ejemplo: 00:00:0C:23:A5:7Dhttp://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml es un buscador de OUI's

http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml

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Globalmente únicas● Los dos bits LSB del primer octeto son 00.● ???? ??00:--:--:--:--:--

Administradas localmente● Los dos bits LSB del primer octeto son 10.● ???? ??10:--:--:--:--:--

Broadcast (No se pueden utilizar como dirección origen)● FF:FF:FF:FF:FF:FF

Grupos multicast (No se pueden utilizar como dirección origen)

● El bit LSB del primer octeto es 1 (excepto la dirección broadcast)● ???? ???1:--:--:--:--:--

Ethernet :: Tipos de direcciones MAC

La lista de direcciones multicast asignadas estáticamente: http://www.cavebear.com/CaveBear/Ethernet/multicast.html

La lista de direcciones multicast asignadas estáticamente: http://www.cavebear.com/CaveBear/Ethernet/multicast.html

Nota

http://www.cavebear.com/CaveBear/Ethernet/multicast.html

http://www.cavebear.com/CaveBear/Ethernet/multicast.html

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Ethernet :: funcionamiento

Ethernet es un enlace de DIFUSIÓN.

Utiliza un medio compartido, llamado

dominio de colisión

Ethernet utiliza CSMA/CD (Carrier Sense

Multiple Access / Collision Detect) -

Acceso múltiple con detección de

portadora y detección de colisión.

Utiliza señalización en banda base.

Ethernet tiene un acceso al medio no

determinista (o probabilístico)

detección portadora

acceso múltiple

colisión

retardo

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Ethernet :: Formato de trama

Preámbulo direcciónDestino

direcciónFuente tipo información Checksum

FCS

8 6 6 2 46-1500 4

El tamaño total de la trama debe estar en el rango: 72-1526 bytes. Si el campo

de información es demasiado corto se rellena con '0' hasta alcanzar los 46 bytes.

Valores para el campo “tipo”:● 0-45: no válidos

● 46-1500: 802.3 + 802.2

● 0x0800: IP v4

● 0x0806: ARP

● 0x8137: IPX

● 0x86dd: IP v6

La lista de los “ethernet numbers” está en http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

La lista de los “ethernet numbers” está en http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

Nota

● Si “tipo” <= 1500 entonces indica la longitud del campo “información”

● Si “tipo” > 1500 indica el código de un protocolo de la capa superior.

http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

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Ethernet :: Encapsulamiento

Preámbulo direcciónDestino

direcciónFuente tipo información Checksum

8 6 6 2 46-1500 4

0x0800 datagrama IP v4

0x0806 ARP Request/Reply PAD

0x0835 RARP Request/Reply PAD

0x86dd datagrama IP v6

0x8137 datagrama IPX

xxx xxxxx

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Hay cuatro tipos de trama Ethernet:

Ethernet :: Tipos de trama

direcciónDestino

direcciónFuente tipo información

6 6 2 46-1500

direcciónDestino

direcciónFuente longitud información

6 6 2 46-1500

direcciónDestino

direcciónFuente longitud información

6 6 2 43-1497

DS

AP

SS

AP

1 1

Con

trol

1

direcciónDestino

direcciónFuente

longitud información

6 6 2 38-1492D

SA

P

SS

AP

1 1

Con

trol

1 2

tipoOUI

3

Ethernet SNAP - 802.3 SNAP (SubNetwork Access Protocol)

Ethernet_802.2 - 802.2

Ethernet_802.3 - “raw” 802.3

Ethernet II - Ethernet DIX

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Cuando “tipo” es una longitud, el campo “información” contiene una trama 802.2.

Ethernet :: Encapsulamiento 802.2

Preámbulo Destino longitud información Checksum

8 6 2 46-1500 4

Origen

6

● DSAP: Destination Service Access Point● SSAP: Source Service Access Point

43-1497

DS

AP

SS

AP

Con

trol

111

información

Cabecera MAC802.3

38-14922

tipoOUI

3

información

Cabecera LLC802.2

Cabecera SNAP802.2

● OUI: Organizationally Unique Id

0x0800 datagrama IP

xxx xxxxx

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Conmutación en la capa de enlaceInterconexión de redes LAN

¿Por qué es necesario interconectar redes LAN?

Autonomía entre las unidades organizativas

Distancia geográfica entre LANs

Limitación de la carga

LAN demasiado grande

Confiabilidad

Seguridad

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Interconexión de redes LAN :: Problemas

Formatos de trama distintos

Diferente tasa de datos

Longitudes de trama diferentes

Mecanismos heterogéneos

● Cifrado

● Calidad de servicio

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Interconexión de redes LAN :: Puentes

El puente debe decidir si reenvía las tramas que le llegan o las

descarta.

Esto lo realiza consultado una tabla que asocia direcciones físicas

con interfaces. Esta tabla está vacía al encender el equipo y debe ir

“aprendiéndola” y “olvidándola”. Esto se llama aprendizaje hacia

atrás.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”



Aprendizaje hacia atrás:Inicialmente la tabla está vacía.

Cuando recibe una trama.● Anota la dirección del origen en la interfaz por la que llega

● Si conoce la interfaz para el destino coloca la trama allí, sino inunda.

Si un registro no se ha utilizado en cierto tiempo (3min) se borra.

Origen Destino Trama TablaA C Inundación Añade A (t1)C A Descarte Añade C (t2)A B Inundación A (t1 ->t’1)B A Reexpide Añade B (t3)

T > t2 Borra C

A C

B

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”



Para incrementar la tolerancia a fallos, algunas instalaciones utilizan 2 o más puentes para interconectar las misma redes.

Esto plantea un problema potencial: ciclos en la topología.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Puentes :: Spanning-Tree

El árbol de expansión (Spanning-Tree) es una técnica para resolver el problema. Los puentes se comunican entre si y conforman un árbol que cubre toda la topología pero sin crear bucles.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Puentes :: Spanning-Tree

Para comunicarse, los puentes utilizan el STP (Spanning-Tree Protocol)● Se elige al nodo raíz del árbol● Mediante un algoritmo distribuido (802.1D) intercambian información

para descubrir la topología.● Se eliminan las rutas redundantes.● Una vez resuelto el árbol, hay una ruta única desde cada LAN hasta

cualquiera de las otras.● Una vez establecido el árbol, el protocolo sigue operando para

descubrir cambios en la topología y reconstruirlo si fuese necesario.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Interconexión de redes LAN

Repetidores. (capa física), copian, y amplifican, a la salida todo lo que llega a su entrada sin ninguna posibilidad de discriminación (inundación).

Concentadores (hubs) (capa física). Son similares a los repetidores pero no amplifican y tienen más de dos interfaces.

Puentes y Conmutadores. (capa de enlace). Tienen cierta inteligencia. Pueden obtener datos sobre la topología y utilizarlos para ser más eficientes.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Interconexión de redes

Encaminador (capa de red). Enrutan paquetes en base a información

del nivel de red. No se tiene en cuenta la información de las tramas.

Brouter (Puente + router).

Gateway (convertidor de protocolos). Capas superiores.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Referencias

B.F. Transmisión de datos y redes de comunicaciones, cuarta edición 2007.

● Parte 3

A.S. Redes de computadores. Pearson Educación, Cuarta edición, 2003.

● Capítulos 3 y 4

CISCO Systems. Inc. Guía del primer año. CCNA 1 y 2. Cisco Press, 2003.

● Capítulo 5

Material e-learning CISCO Networking Academy

● Módulo 7 de CCNA Exploration :: Network Fundamentals.

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Encapsulación

La información que fluye de un host a otro no puede ir directamente “sobre el cable”.

Para poder transmitir datos en necesario agruparlos en PDUs (Protocol Data Units). A parte de los datos, la PDU contiene información de control (cabeceras y colas).

Cabecerade enlace Cola

física

enlace

red

trasporte

aplicación

trama

Cabecerade red paquete

Cabecerade transporte

Datos

segmento

bits

Red

es : :

Cap

a “h

o st a

red ”


Encapsulación

1. Construcción de datos (procedentes de una aplicación)

2. Empaquetar los datos para el transporte extremo a extremo.

3. Añadir la dirección de red y construir uno o varios datagramas.

4. Añadir la dirección física del enlace local y construir una

trama por cada datagrama

5. Convertir los bits que forman la trama en señales para su

emisión por el medio.

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