Tema 5

Tecnologías LAN

Curso 2012/2013 ARC1

Material realizado por la Prof. Ana Verónica Medina Rodríguez

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Índice

Arquitectura LAN.

Características normas LAN

Direccionamiento Físico LAN.

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Arquitectura LAN

LAN: Local Area Network

Red de área local (RAL)

Características:

Ámbito geográfico reducido.

Medio de difusión. Enlace multipunto

Estaciones combinadas

IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) se encarga de su estandarización.

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Arquitectura LAN

Proyecto IEEE 802 1980 (1985 todas las normas)

Conocido como Comité 802

MAN/LAN.

Beneficios: Permitir interoperar productos de distintos fabricantes.

Desarrollo más rápido de productos.

Estabilidad

Habilidad de actualización.

Reducción de costes

Compuesto por tres niveles: Subnivel LLC (Logical Link Control).

Subnivel MAC (Medium Access Control).

Nivel Físico.

OSI IEEE 802

Enlace de

Datos

LLC

MAC

Físico

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Arquitectura LAN

¿Por qué subdividir el nivel de enlace?

Mercado LAN de la época General Motors (Token bus).

Xerox (Ethernet).

IBM (Token Ring).

Subnivel LLC Independiente de la tecnología

Comunicación nivel superior.

Subnivel MAC Interfaz con el nivel físico

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Arquitectura LAN

División de las funciones de nivel enlace OSI: Subnivel LLC

Establecimiento y Cierre.

Control de flujo.

Corrección de errores (ARQ).

Direccionamiento (Multiplexión) - SAPs.

Direccionamiento lógico

Subnivel MAC Sincronismo de trama.

Transparencia de datos.

Direccionamiento.

Direccionamiento físico.

Detección de errores.

Control de acceso al medio (Coordinación del enlace)

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Arquitectura LAN

E_SDU E_PCI E_PCI

E_PDU

Cabecera Cola

MAC_SDU MAC_PCI MAC_PCI

MAC_PDU

Cabecera Cola

PDU OSI

PDU IEEE

En la mayoría de los casos MAC_SDU = LLC_PDU

LLC_SDU LLC_PCI

LLC_PDU

Cabecera

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Arquitectura LAN

Normas LAN (Adoptadas por ISO).

LLC

MAC

FÍSICO

IEE

E 8

02.3

Ethernet Token Ring Token bus WLAN

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Arquitectura LAN Implementación:

Hasta el subnivel MAC se implementa en hardware.

Integrado en la placa base.

Tarjeta de red (NIC: Network interface card).

Subnivel LLC en software, incluido en el driver.

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Arquitectura LAN

Implementación: La interfaz con el medio físico es dependiente de la

tecnología utilizada

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Arquitectura LAN

Implementación

Tarjeta de Red (NIC)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

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Características de las normas

Las normas se caracterizan por:

Topología:

Forma según la cual se interconectan entre sí las estaciones

conectadas a la LAN.

Bus

Anillo

Estrella

Celular

Técnica de control de acceso al medio.

Mecanismo para decidir quién accede al medio de una forma

eficiente.

Contienda.

Rotación Circular.

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Características de las normas Topología bus.

Terminador elimina señal del medio.

Señalización digital (Manchester).

Banda base.

Ancho de banda completo ocupado por la señal

Bidireccional

Vt de 1Mbps,10 Mbps.

Cable coaxial.

Distancia máxima pocos kilómetros.

Uso repetidor.

Permite alcanzar mayores distancia.

Toma de conexión Terminador

Estaciones

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

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A

X

D

Colisión

B envía una trama a A

A y C envían tramas de manera simultánea.

A

Características de las normas

Topología bus. Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones

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Características de las normas Topología en anillo

Señalización digital (Manchester diferencial, NRZ).

Banda base.

Unidireccional.

Vt de 4 Mbps, 16 Mbps y 100 Mbps.

Par trenzado y fibra óptica.

Eliminación de la señal del medio (tramas). Destino

Origen

Estaciones se conectan al repetidor: Elemento activo

Introduce uno o más bits de retardo.

Repetidores

Especiales

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Características de las normas

A

X X

C al recibir la trama la elimina del anillo

Repetidor

Topología en anillo

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Características de las normas Topología en estrella

Las estaciones se conectan a un nodo central mediante dos enlaces físicos, uno para recibir y otra para transmitir.

Señalización digital (Manchester, NRZ, NRZ-I).

Banda base.

Vt de 10 Mbps, 100 Mbps , 1 Gbps y 10 Gbps.

Par trenzado y fibra óptica.

El nodo central/ secundarios están compuestos por un conjunto de puertos.

Nodo Central

Nodo/s

Secundario/s Simple

Estaciones

Extendida

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Características de las normas

Topología en estrella

El nodo central y el/los nodos secundarios se pueden comportar como:

Concentrador (HUB). Todo lo que reciben de un puerto lo difunden por el resto

de puertos.

Conmutador (SWITCH) Todo lo que reciben de un puerto lo difunden “sólo” por el

puerto en dónde está el destino

MSAU (Multi-Station Access Unit) Construye internamente un anillo de forma que en cada

puerto se implementa un repetidor en anillo .

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Características de las normas

Topología en estrella. Concentrador (Hub)

A B C D

C envía trama a B

X X

HUB

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Características de las normas

Topología en estrella. Concentrador (Hub)

No es posible full-duplex Nivel físico informa al subnivel MAC de las colisiones

A B C D

C envía trama a B

A envía trama a D

HUB

Colisión

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Características de las normas

Topología en estrella. Concentrador (Hub)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

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Características de las normas

Topología en estrella. Conmutador (Switch)

A B C D

C envía trama a B

Necesita conocer

ubicación

estaciones SWITCH

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Características de las normas

Topología en estrella. Conmutador (Switch)

Es posible full-duplex.

A B C D

C envía trama a B

A envía trama a D

SWITCH

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Características de las normas

Topología en estrella. Conmutador (Switch)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

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Características de las normas

Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella)

Trama

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Características de las normas

Topología en estrella. MSAU (Anillo en estrella)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico MSAU

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Características de las normas Topología celular.

Inalámbrica.

Utilizan el espectro RF.

Banda 2,4 GHz

Banda 5,8 GHz

Señalización analógica.

Vt que oscilan entre 1Mbps a 200 Mbps.

No es posible full-duplex.

Punto de Acceso

Área Cobertura

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Características de las normas

Topología celular

Configuraciones

Ad Hoc No existe ningún dispositivo adicional.

Todas las estaciones (clientes) comparten el ancho de banda disponible.

Todas las estaciones deben estar en el área de cobertura del resto.

Punto de Acceso (Access Point, AP) Las estaciones deben estar en el área de cobertura del

punto de acceso.

Las estaciones sólo transmiten y reciben del AP.

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Características de las normas

Topología celular. Ad Hoc

C

B

A

D

Área de Cobertura C envía trama a B

X

X

30

Características de las normas

Topología celular. Ad Hoc

C

B

A

D

Área de Cobertura

C envía trama a B

A envía trama a D Colisión

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Características de las normas

Topología celular. Punto de acceso.

AP

A

B C

D

A envía trama a C

X

X X

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Características de las normas

Punto de Acceso (AP)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de Datos

Físico

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Características de las normas

Técnica acceso al medio por contienda.

Nivel físico informa medio libre y colisión.

Si hay colisión se decide de forma aleatoria la estación a la que le toca transmitir.

D

D

1º 2º

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Características de la normas

A

B

C

Testigo Trama

A

B

C

A envía trama a C:

1º Captura testigo.

2º Envía trama/s durante THT.

3º Elimina trama.

4º Inserta nuevo testigo

x

Técnica acceso al medio por rotación circular:

Usan una trama de control conocida como testigo.

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Características de las normas

x x x

x

Topología en bus Topología en anillo Topología en estrella Topología celular

ROTACIÓN CIRCULAR

CONTIENDA CSMA/CD(802.3)

Paso testigo (802.4) Paso de testigo (802.5)

FDDI

CSMA/CA(802.11) CSMA/CD(802.3)

Petición/Prioridad (802.12) Sondeo (802.11)

Protocolos MAC normalizados

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Direccionamiento Físico LAN El esquema utilizado es común a todas las normas

LAN/MAN de IEEE.

Todas las NIC vienen desde fábrica con un

identificador único, conocido indistintamente como:

Dirección física

Dirección MAC

Se usan dos campos de las MAC_PDU para

identificar al origen y destino de la misma.

Grupo (broadcast, multicast).

Único (unicast).

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Direccionamiento Físico LAN El tamaño de una dirección MAC es de 48 bits, 6

bytes.

De esos 6 bytes los dos bits menos significativos del

primer byte tienen un significado especial:

Bit I/G, Individual/Grupo.

Identifica a una sola estación o grupo de estaciones.

Bit U/L, Universal/Local.

Dirección administrada por IEEE (global) o por otros. LSB

Primer bit que se transmite

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Direccionamiento Físico LAN Las direcciones administradas por IEEE tienen un

formato especial.

Los 48 bits se dividen en dos grupos:

Los primeros 24 bits identifican a un único fabricante.

Conocido como OUI (Organization Unique Identifier, identificador único

de organización).

Los fabricantes pagan un canon a IEEE por cada OUI que les asigne.

Los últimos 24 bits los asigna el fabricante.

Todas las NICs que fabrique se diferenciarán por éstos.

OUI Fabricante

24 bits 24 bits

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Direccionamiento Físico LAN Se utilizan diferentes notaciones para describir una

dirección MAC, todas representan cada byte

en formato canónico

El LSB se representa a la derecha de cada byte.

y hexadecimal

0x40

Las notaciones más frecuentes son:

1B:03:F2:45:78:25

F0.34.AB.23.45.12

02DE0A.2343AC

40

Direccionamiento Físico LAN Además existe un conjunto de direcciones MAC

registradas por IEEE y que tienen un significado

especial, p.e.

FF:FF:FF:FF:FF:FF, conocida como dirección broadcast.

Usada para enviar tramas a todas las estaciones.

OUI 01:00:5E:

Utilizado para poder mapear direcciones de nivel 3 multicast en

direcciones de nivel 2 multicast.

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Bibliografía

Forouzan Behrouz A. Transmisión de Datos y Redes de Comunicaciones. Mc. Graw Hill, 2001.

William Stallings. “Comunicaciones y Redes de Computadores”. 5º, 6ª, 7ª edición. Prentice Hall. 2000.

James Trolove. “LAN Wiring”. Mc Graw Hill. 2000.

Martin P. Clark. “Data Networks, IP and the Internet. Protocols, Design and Operation”. Wiley. 2003.