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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
Red
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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)
Red
es : :
Cap
a “h
o st a
red ”
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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.
Red
es : :
Cap
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red ”
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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
Red
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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
Red
es : :
Cap
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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
Red
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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
Red
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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.
Red
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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
Red
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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
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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
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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
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Interconexión de redes LAN :: Problemas
Formatos de trama distintos
Diferente tasa de datos
Longitudes de trama diferentes
Mecanismos heterogéneos
● Cifrado
● Calidad de servicio
Red
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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
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Interconexión de redes LAN :: Puentes
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
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Interconexión de redes LAN :: Puentes
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
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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
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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.
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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
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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
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Cap
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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.
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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
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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.