PDF de programación - Redes de Área Local

Redes de Área
Local

Departamento de Ingeniería Telemática

Universidad Carlos III de Madrid

Indice

Introducción.
◆ 
◆  Arquitectura
◆  Direccionamiento
◆  Tecnologías LAN

v  Ethernet
v  Ethernet de Alta Velocidad

LANs 2

Definiciones

◆  IEEE. Red Área Local

“sistema de comunicación de datos que
permite a un cierto número de dispositivos
independientes comunicarse directamente
entre sí, dentro de un área geográfica
reducida y empleando canales físicos de
comunicación de velocidad moderada o
alta”


◆  IEEE. Red Área Metropolitana.

v  Área geográfica mas ámplia.
v  Interconexión de R.A.L.s
v  Tasas de error y retardo superiores.



LANs 3

Características Básicas LANs

◆  Medio de transmisión compartido
◆  Redes de difusión
◆  Interconexión de equipos informáticos:

Compartición de recursos

◆  Red Privada corporativa
◆  Cobertura geográfica limitada (< 10 Km.)
◆  Velocidades de transmisión elevadas (1-100

Mbps)

◆  Tasas de error de transmisión muy bajas (~10-9)
◆  Uso transparente
◆  Fácil instalación y explotación
◆  Necesidad de Gestión y Administración

LANs 4

Principales Beneficios

◆  Compartición de Recursos

v  datos e información actualizados
v  acceso a periféricos
v  programas y aplicaciones
v  comunicaciones

◆  Incremento de la capacidad de

comunicaciones

◆  Reducción de costes

v  directamente: recursos
v 

indirectos: aumento de productividad

◆  Información distribuida pero acceso único.

LANs 5

Topologías Básicas

◆  Estrella

◆  Bus



◆  Anillo

◆  Otras:

ü  Arbol,
ü  Doble Anillo,
ü  Malla

LANs 6

Indice

Introducción
◆ 
◆  Arquitectura
◆  Direccionamiento
◆  Tecnologías LAN

v  Ethernet
v  Ethernet de Alta Velocidad

LANs 7

Elementos de una LAN

Cableado

Tarjetas

Equipamiento

de

conectividad

LANs 8

Arquitectura

. . . .

N.Red

Subnivel LLC: Control del enlace de datos: ensamblado y
desensamblado, multiplexado y comprobación de direcciones

Subnivel MAC: Control de acceso al medio físico de modo que
múltiples estaciones puedan compartir el mismo


e
c
a
l

n
E
N

.

LLC



MAC

N.Físico

LLC

802.3
Ethernet

802.4
Token Bus

802.5
Token Ring

802.6
DQDB FDDI

LANs 9

Control del Enlace Lógico (802.2)

§  LLC transmite PDUs entre dos estaciones sin

necesidad de nodos intermedios:
“Suministra descripción de procedimientos del protocolo a nivel
de enlace de una LAN para la transferencia de datos y su control
entre cualquier par de puntos de acceso al servicio”

§  Posee características que no tienen otras capas de

enlace (p.e. HDLC):
1.  Debe permitir acceso múltiple (en líneas multipunto teníamos

nodos primarios y secundarios, NO en LANs)

2.  La capa MAC descarga de algunos detalles al acceso al enlace

(control de errores, p.e.)

LANs 10

Control del Enlace Lógico (802.2)

§  Usuarios LLC:

1.  protocolos de capas superiores
2. 

funciones de gestión de red.

§  Usuarios origen y destino: direcciones DSAP y SSAP.
§  Formato de PDU de LLC:

1

1 o 2
DSAP SSAP CTL

1

variable

Información

§ 

LLC está basado en HDLC.

LANs 11

Servicios LLC

1.  No orientado a conexión sin confirmación.

Ø  De tipo datagrama.
Ø  Sin mecanismos de control de flujo y errores (no garantiza la

entrega de datos).

Ø  Útil en los siguientes casos:

1.  Cuando las capas superiores ofrecen seguridad y ctrl de flujo

(p.e. TCP).

2.  Cuando el coste de establecimiento y mantenimiento de la

conexión es injustificado y contraproducente.

LANs 12

Servicios LLC

2.  Modo conexión.

Ø  Establecimiento de conexión lógica entre dos usuarios.
Ø  Posee mecanismos de control de flujo y errores.
Ø  Mantenimiento de tablas con el estado de las conexiones.
Ø  Útil en los siguientes casos:

1.  Dispositivos simples (controladores de terminal, p.e.)

3.  No orientado a conexión con confirmación.
Ø  Mezcla de 1 y 2. Confirmación de datagramas sin

establecimiento de conexión lógica.

Ø  Útil en los siguientes casos:

1.  Procesos de control, empresas automatizadas.
2.  Gestión de alarmas o señales de control de emergencia.

LANs 13

Multiplexación del MAC

IP

IPv6

. . .

ARP

LLC

MAC

LANs 14

SAPs asignados globalmente

AA - SubNetwork Access Protocol (IETF)
42 - PDU correspondiente a un puente
BC - Banyan Vines
F4 - IBM network management
06 - Internet Protocol
FE - ISO
F0 - Network Basic Input/Output System
E0 - Novell Netware
FF - Broadcast
F8 - IBM remote program load
80 - 3COM Xerox Network Services

LANs 15

Estándares

◆  “estándar de derecho”: proceso de normalización

desarrollado por algún organismo de
estandarización

◆  “estándar de hecho”: aceptación generalizada en el

mercado

◆  ISO
◆  IEEE
◆  ANSI
◆  ATM Forum
◆  IETF

Comités

LANs 16

Estándares IEEE

◆  El proyecto 802 fue creado para desarrollar

los estándares para redes de área local
v  3 subgrupos: High Level, MAC y PHY

◆  Falta de consenso en la tecnología MAC/

PHY
v  Ethernet CSMA/CD sobre cable coaxial
v  Token Passing Bus sobre cable coaxial
v  Token Ring sobre UTP

◆  Solución: creación de grupos de trabajos

verticales

LANs 17

Grupos de trabajo (WG)

◆  802.1: Arquitectura, Internetworking,

Gestión

◆  802.2: LLC (inactivo)
◆  802.3: Ethernet, CSMA/CD
◆  802.4: Token Bus (inactivo)
◆  802.5: Token Ring
◆  802.6: Distributed Queue Dual Bus (DQDB,

inactivo)

◆  802.7: Broadband LAN (inactivo)
◆  802.8: Fibra Óptica


LANs 18

Grupos de trabajo (WG)

◆  802.9: Integración Voz/Datos (inactivo)
◆  802.10: Seguridad (inactivo)
◆  802.11: LAN inalámbricas
◆  802.12: Demand priority (inactivo)
◆  802.14: Broadband Cable Access (inactivo)
◆  802.15: Redes inalámbricas de área

personal

◆  802.16: redes inalámbricas de banda ancha


LANs 19

Normativa LAN

◆  IEEE 802.2/ISO 8802.2 (LLC). Define el

interfaz LLC correspondiente al nivel 2 de
enlace del modelo OSI para LANs.
◆  IEEE 802.3/ISO 8802.3 (Ethernet).

v  N.Físico: 10Base5, 10Base2, 10BaseT, 10BaseF,

etc

v  MAC: CSMA/CD sobre topología lógica en bus

◆  IEEE 802.5/ISO 8802.5 (Token Ring)

v  N.Físico: UTP (1 y 4 Mbps), STP (16 Mbps),

COAX (4, 20 y 40).

v  MAC: Paso de testigo sobre topología lógica en

anillo.

LANs 20

Normativa LAN II

◆  ANSI FDDI/IEEE 802.8

v  N.Físico: Fibra Optica, 100 Mbps
v  MAC: Paso de testigo sobre topología lógica en

doble anillo.

◆  Redes LAN de Alta Velocidad

v  100BaseT (802.3u)
v  100Base VG (802.12)
v  Virtual LANs

ü LIS
ü LANE

LANs 21

Indice

Introducción
◆ 
◆  Arquitectura
◆  Direccionamiento
◆  Tecnologías LAN

v  Ethernet
v  Ethernet de Alta Velocidad

LANs 22

IEEE 802.3: Direcciones MAC-48



1 bit
1 bit
Grupo Global

22 bits

24 bits

Código fabricante Número de serie

OUI

NIC

◆  Grupo

v  Unicast / Multicast

◆  Global

v  Global / Local

◆  Código de fabricante obtenido del IEEE
◆  Número de serie

v  Único para cada estación

LANs 23

Direcciones unicast

◆  Identifica a un único receptor

v  Una interfaz en la red de área local
v  La dirección origen siempre es unicast
v  Grupo = 0


LANs 24

Direcciones multicast

◆  Identifican a un grupo de receptores

v  Las estaciones pueden suscribirse a uno o más

grupos multicast

v  La misma trama es enviada simultáneamente a

múltiples destinos

v  Grupo = 1

◆  Dirección broadcast

v  Envío a todas las estaciones de la red, aunque

no estén suscritas a ningún grupo multicast

LANs 25

Administración

◆  Universalmente admnistrada

v  Local =0
v  El fabricante se encarga de que el número de

serie sea único

◆  Localmente administrada

v  Local = 1
v  El administrador puede configurar las

direcciones manualmente

v  Tiene que garantizar su unicidad

LANs 26

Organisationally Unique Identifier

(OUI)

◆  Primeros 3 bytes de las MAC-48

v  Asignados de manera única por el IEEE
v  Cada fabricante puede crear hasta 224 tarjetas

con NIC diferentes y el mismo OUI

v  “Burned in”: escrita en la ROM de la tarjeta

◆  Listado de OUI asignados

v  http://standards-oui.ieee.org/oui.txt

◆  Apple, Samsung, Microsoft, Google tienen

sus propios OUI

LANs 27

Formato

◆  Representación mediante digitos

hexadecimales
v  Agrupan 6 parejas, separadas con “:” o “-”

◆  Ejemplos:

v  DC-9B-9C-00-A5-BF (unicast, Apple)
v  7C-F8-54-12-04-F3 (unicast, Apple)
v  01-00-5E-41-53-F2 (multicast)
v  FF-FF-FF-FF-FF-FF (broadcast)

LANs 28

Indice

Introducción
◆ 
◆  Arquitectura
◆  Direccionamiento
◆  Tecnologías LAN

v  Ethernet
v  Ethernet de Alta Velocidad

LANs 29

Ethernet vs IEEE 802.3

◆  Ethernet fue el origen. Diseñado por Xerox

para conectar 100 ordenadores mediante
un cable de 1 Km.

◆  802.3, norma de IEEE promovida por DEC,

Xerox e Intel.
◆  Diferencias:
v  Velocidad:

ü Ethernet 10 Mbps
ü 802.3: 1-1 Gbps

v  Trama MAC:

ü Campo de Tipo (Ether.) o Longitud (802.3)

LANs 30

Ethernet utiliza CSMA/CD

LANs 31

Retroceso exponencial Binario
¿Cuánto tiempo hay que esperar tras una colisión?

§  Una espera adecuada puede evitar la degradación

del sistema ante situaciones de mucha carga.

§  Se suele emplear una técnica llamada Retroceso
Exponencial Binario (Binary Exponencial Backoff,
BEB).
Ø  Tras la colisión i de una trama, la espera sigue una

distribución uniforme entre 0 y 2 X (siendo X la distancia
máxima entre estaciones).

i

Ø  Tras un número máximo de colisiones (16), se abandona la

transmisión y se notifica al nivel superior.

Ø  Aparece un efecto LIFO entre las distintas estaciones.

LANs 32

Nivel Físico

◆  Médio Físico

v  Pa