Tema 4A - Nivel Enlace

7/25/2019 Tema 4A - Nivel Enlace

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Tema 4A. Nivel Enlace

Planificacin y Administracin de Redes

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ndice

Introduccin Conceptos generales

Estndares

Dispositivos

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Introduccin

La capa de enlace de datos se sita en el nivel 2 delmodelo OSI.

La principal funcin de la capa de enlace es establecer una lnea

de comunicacin libre de errores que pueda ser utilizada por la

capa inmediatamente superior (la capa de red).

Como el nivel fsico opera con bits, la capa de enlace

tiene que montar bloques de informacin (llamados

tramas en esta capa), dotarles de una direccin de capa

de enlace (Direccin MAC), gestionar la deteccin ocorreccin de errores, y ocuparse del control de flujo

entre equipos (para evitar que un equipo ms rpido

desborde a uno ms lento).

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Introduccin

En redes Ethernet estacapa se subdivide en dos

subcapas:

Subcapa de enlace

lgico(LLC

Logical Link

Control)

Subcapa de acceso al

medio (MAC - Medium

Access Control)

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Subcapas del nivel de enlace

La subcapa de enlace lgico se recoge en la normaIEEE 802.2 y es comn para todos los dems tipos de

redes (Ethernet o IEEE 802.3, IEEE 802.11 o Wi-Fi, IEEE

802.16 o WiMAX, etc.).

Todas ellas especifican: una subcapa de acceso al medio ascomo una capa fsica distinta.

La subcapa de control de acceso al medio es la

encargada de arbitrar el uso del medio de

comunicacin cuando este est compartido entre ms dedos equipos como suele ser habitual en muchas LAN.

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Conceptos generales

En la prctica, la subcapa de acceso al medio suele formarparte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientrasque la subcapa de enlace lgico estara en el programaadaptador de la tarjeta (controlador o driveren ingls).

El nivel de enlace se ocupa (adems de la formacin de

tramas) de: El tratamiento de los errores que se produzcan en la recepcin

de las tramas,

De eliminar tramas errneas

Solicitar retransmisiones Descartar tramas duplicadas

Adecuar el flujo de datos entre emisores rpidos y receptoreslentos, etc

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Protocolos de Nivel Enlace

Algunos protocolos y estndares que regulan aspectos dela capa de enlace

Parte de la especificacin de los protocolos Ethernet y

del estndar IEEE 802.3.

Parte de la especificacin de la familia de estndares IEEE802.11, para redes sin hilos.

Point to point protocol (PPP).

Parte de la especificacin de tecnologas de enlace para

WAN como HDLC, X.25, ATM, Frame Relay o xDSL.

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Funcionalidad de la capa enlace

La capa de enlace se encarga de los siguientes aspectos: Iniciacin, terminacin e identificacin

Delimitacin de trama

Segmentacin y bloque

Uso del medio compartido Control de flujo

Control de errores

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Iniciacin, terminacin e identificacin

La funcin de iniciacin comprende los procesosnecesarios para activar el enlace e implica el intercambio

de tramas de control con el fin de establecer la

disponibilidad de las estaciones para transmitir y recibir

informacin. Las funciones de terminacin son de liberar los

recursos ocupados hasta la recepcin/envo de la ltima

trama. Tambin de usar tramas de control.

La identificacin es para saber a qu terminal se debede enviar una trama o para conocer quin enva la trama.

Se lleva a cabo mediante la direccin de la capa de enlace.

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Delimitacin de la trama La capa de enlace debe ocuparse de la delimitacin y

sincronizacin de la trama. Para la sincronizacin puede usar tres mtodos:

El primero de ellos es "principio y fin" (caracteres especficos paraidentificar el principio o el fin de cada trama).

Tambin puede usar "principio y cuenta" (utiliza un carcter para

indicar comienzo y seguido por un contador que indica su longitud). Por ltimo puede usar el "guin" (se emplea una agrupacin

especfica de bits para identificar el principio y fin mediante banderaso flags).

La transparencia se realiza mediante la insercin de bits.

Consta de ir contando los unos consecutivos y cuando seencuentra con cinco caracteres "1" seguidos y consecutivos(11111) introduce el bit "0" despus del quinto 1. Ejemplo: considere la trama 0101111110, al aplicar la transparencia

pasa a ser 01011111010.

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Trama Ethernet

Prembulo SDFMAC

destino

MAC

origen

802.1Q

Etiqueta

(opcional)

longitud Datos y rellenoCRC

32-bit

Gap entre

frames*

7 Bytes 1 Byte 6 Bytes 6 Bytes (4 Bytes) 2 Bytes De 46 (o 42) hasta 1500 Bytes 4 Bytes 12 Bytes

641522 Bytes

721530 Bytes

841542 Bytes

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*Gap entre frames o IFG. Se encuentra al final de la trama, es de 12bytes.


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Campos de la Trama Prembulo: Sincronizacin bit "10101010" (x7).

SDF: Delimitador de comienzo de trama "10101011". Direcciones MAC origen y destino:

Notacin (por ejemplo): F2:3E:C1:8A:B1:01

3 bytes -> OUI: Identificador organizacin.

3 bytes -> NIC: Id. Tarjeta interfaz de Red.

Direccin de difusin (broadcast) FF:FF:FF:FF:FF:FF. Este tipo de direccin se utiliza para que todos losequipos conectados en el mismo dominio de difusin recojan la trama.

Etiqueta: es un campo opcional que indica la pertenencia a una VLAN o prioridad en IEEEP802.1p.

Longitud:

Valores < 1536.

Datos + Relleno:

Trama mnima de 64 bytes (512 bits -> 51,2 s).

Como Tx 2Tp: Datos+Relleno 46 bytes.

FCS (Frame Check Sequence) -> CRC (CRC, Cyclic Redundancy Check):

Secuencia de chequeo de trama. Es un CRC de un polinomio generador de orden 33:

x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

Espacio mnimo entre tramas - IFG: "Inter-frame Gap" -> 12 bytes (96 bits) es unintervalo de espera que se realiza siempre antes de empezar a transmitir an si el medio estlibre.

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CRC La comprobacin de redundancia cclica (CRC) es un

cdigo de deteccin de errores usado frecuentemente enredes digitales y en dispositivos de almacenamiento paradetectar cambios accidentales en los datos. Los bloques de datos contienen un valor de verificacin (resto

divisin).

Se realiza un clculo, en este caso, una divisin de polinomios en elorigen.

Se repite en el destino y se comprueba que dichos valores seaniguales.

Son de implementacin hardware simple. En binario y fciles de analizar matemticamente.

Efectivas a la hora de detectar errores ocasionados por elruido en los canales de transmisin.

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Ejemplo. Clculo CRC

Informacion a transmitir: 10110101101 Polinomio generador: 10011

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Ejemplo. Clculo CRC

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Trama transmitida: 10110101101 0110

Resto (CRC-4): 0110


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Segmentacin y bloque

La segmentacin surge por la longitud de las tramas yaque si es muy extensa, se debe de realizar tramas ms

pequeas con la informacin de esa trama excesivamente

larga.

Si estas tramas son excesivamente cortas, se ha deimplementar unas tcnicas de bloque que mejoran la

eficiencia y que consiste en concatenar varios mensajes

cortos de nivel superior en una nica trama de la capa de

enlace ms larga.

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Uso del medio compartido

En un medio compartido, si dos o ms equipos transmitena la vez se produce una colisin

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Cmo y cundo asignar el canal fsico a las distintas

mquinas que lo comparten y quieren acceder a l?


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Tcnicas de acceso al medio

Divisin esttica del canal Tcnicas de multiplexacin (TDM, FDM o WDM, SDM, CDM)

Divisin dinmica del canal

Tcnicas de contencin (CSMA/CD)

Protocolos libres de colisin (Paso de testigo, reserva)

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Tcnicas de multiplexacin

La multiplexacin es la combinacin de dos o mascanales de informacin en un solo medio de transmisin

usando un dispositivo llamado multiplexor.

El proceso inverso se conoce como demultiplexacin.

Un concepto muy similar es el de control de acceso almedio.

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Tcnicas de multiplexacin

Una aplicacin usual de la multiplexacin son lascomunicaciones de larga distancia. Los enlaces de las

redes de larga distancia son lneas de alta capacidad de

fibra, de cable coaxial o de microondas, de modo que

pueden transportar simultneamente varias transmisiones

de voz y de datos haciendo uso de las tcnicas de

multiplexacion.

Bsicamente se reparte el canal en tiempo o en

frecuencias. Bueno para trficos pesados o constantes, malo para

rfagas.

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Ejemplo

Un posible ejemplo para dicho problema del acceso mltiple

seria una habitacin (que representara el canal) en la que

varias personas desean hablar al mismo tiempo.

Si varias personas hablan a la vez, se producirn interferencias y se

har difcil la comprensin.

Para evitar o reducir el problema podran: Hablar por turnos (estrategia de divisin por tiempo -TDMA),

Hablar unos en tonos mas agudos y otros mas graves de forma que sus

voces se distinguieran (divisin por frecuencia - FDMA),

Dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitacin (divisin

espacial - SDMA)

Hablar en idiomas distintos (divisin por codigoCDMA), solo las

personas que conocen el codigo (es decir, el "idioma") pueden

entenderlo.

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TDMA. Acceso Mltiple por Divisin deTiempo Hace uso de multiplexacin por

divisin de tiempo o TDM (TimeDivision Multiplexing).

En ella, el ancho de banda total delmedio de transmisin es asignado acada canal durante una fraccin del

tiempo total (intervalo de tiempo). Es decir se divide un nico canal de

frecuencia de radio en varias ranurasde tiempo.

A cada persona que hace una llamadase le asigna una ranura de tiempo

especfica para la transmisin, lo quehace posible que varios usuariosutilicen un mismo canalsimultneamente sin interferir entres.

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TDMA. Estndares

Existen varios estndares digitales basados en TDMA: TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System)

TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication

Services)

GSM (Global System for Mobile Communication, en el que se

emplea junto con saltos en frecuencia o frequency hopping)

DCS-1800 (Digital Communications System)

PDC (Personal Digital Cellular).

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FDMA. Acceso Mltiple por Divisin deFrecuencia

Hace uso de multiplexacin por divisin de frecuencia o FDM

(Frequency Division Multiplexing) y su equivalente para medios

pticos, por divisin de longitud de onda o WDM.

FDM es un tipo de multiplexacin utilizada generalmente en

sistemas de transmisin analgicos.

La forma de funcionamiento es la siguiente:

Se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el

mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y

se transmite en forma simultnea por un solo medio de transmisin.

As se pueden transmitir muchos canales de bandarelativamente angosta por un solo sistema de transmisin de

banda ancha.

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FDMA. Acceso Mltiple por Divisin deFrecuencia

Hay muchas aplicaciones de FDM: la radio FM comercial

las emisoras de televisin analgica

Una variante de FDM es la utilizada en

fibra ptica, donde se multiplexan seales,que pueden ser analgicas o digitales, y se

transmiten mediante portadoras pticas

de diferente longitud de onda.

Dando lugar a la denominada multiplexacinpor divisin de longitud de onda, oWDM

del ingls Wavelength Division Multiplexing.

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SDMA y CDMA SDMA (Acceso Mltiple por Divisin de Espacio)

Hace uso de multiplexacin por divisin de espacio o SDM (SpaceDivision Multiplexing).

Es una tecnologa que segmenta el espacio en sectores utilizandoantenas unidireccionales.

Se utiliza generalmente en comunicaciones por satlite, perotambin en redes celulares para reducir el nmero de estacionesbase.

CDMA (Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo)

Hace uso de multiplexacin por divisin en cdigo o CDM (CodeDivision Multiplexing).

La divisin por cdigo se emplea en mltiples sistemas decomunicacin por radiofrecuencia.

Telefona mvil (UMTS), transmisin de datos (WiFi) o navegacin porsatlite (GPS).

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Ana Mara Navarro Ponce. Octubre 2015

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