PDF de programación - Ethernet en LAN (1)

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Ethernet en LAN (1)

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes

4º Ingeniería Informática


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Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Tecnologías para redes de área local
3.  Conmutación de circuitos
4.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

5.  Encaminamiento
6.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
7.  Control de acceso al medio
8.  Transporte extremo a extremo


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Contenido

•  Introducción
•  Modelo de referencia IEEE 802
•  Ethernet como tecnología LAN
•  Ethernet 10Mbps
•  Fast Ethernet
•  Gigabit Ethernet
•  Velocidades superiores en Ethernet


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Local Area Networks (LANs)
•  Tecnologías: Ethernet, WiFi,
•  Son redes privadas
Token Ring, Token Bus, etc
•  Principalmente para datos
•  Voz usa otra

red en
paralelo (hasta llegar VoIP)
• 
“Conmutación de paquetes”
•  Se limitan a un edificio o una

zona local (1 ó 2Km)

•  Velocidades 10 - 1000Mbps
•  Conectan
workstations,

periféricos, terminales, etc

•  Muchos usuarios
•  Se producen pocos errores
•  Suelen

tecnologías
basadas en medios de
broadcast

ser


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Topologías

•  Bus
•  Árbol
•  Anillo
•  Estrella (extendida)
•  Malla completa


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Arquitectura de protocolos

•  7 niveles OSI de un sistema de

comunicaciones

•  En una LAN necesitamos emplear
la

realizar

dos

solo
comunicación (… …)

para

Permite enviar bloques de datos (tramas),
controlando errores y el flujo de la información

Cómo se transmiten los bits (la información) por
el medio de comunicación físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Medio


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Arquitectura de protocolos

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

Medio

•  LLC = Logical Link Control
•  MAC = Medium Access Control

Modelo de referencia

IEEE 802

Punto de acceso al
servicio LLC (LSAP)

LLC
MAC

Físico

Medio

Arquitectura de protocolos


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Capa física
•  Codificación/decodificación
•  Sincronización
•  Transmisión/recepción de bits
•  No en esta asignatura
Capa de enlace
• 
•  Control de errores y de flujo
•  Ensamblado de datos en tramas
•  Reconocimiento de dirección
•  Detección de errores
•  Control de acceso al medio

Interfaz con las capas superiores

Modelo de referencia

IEEE 802

LLC
MAC

Físico

Medio

Arquitectura de protocolos

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Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

Medio

Datos

Aplicación

Cabecera
transporte

Cabecera

MAC

Cabecera

MAC

Cabecera

red

Cabecera

LLC

Cabecera

LLC

Cabecera

red

Cabecera
transporte

Datos

Aplicación

Cola
MAC

PDU LLC

Segmento TCP

Datagrama IP

Trama MAC


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Logical Link Control

•  Debe soportar el acceso a un medio

compartido

•  Pero la mayor parte del trabajo lo lleva el

subnivel MAC

•  ¿ Direcciones LLC ?

–  SAPs = Service Access Points
–  Hace referencia al protocolo superior

•  Servicios ofrecidos:

–  Tipo 1: no hay conexión, confirmaciones,

control de flujo ni recuperación ante
errores

–  Tipo 2: orientado a

conexión,

con

confirmaciones

–  Tipo 3: sin conexión, con confirmación

•  Protocolo similar a HDLC

Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

Medio


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Logical Link Control

•  PDU LLC

–  DSAP = Destination Service Access Point
–  SSAP = Source Service Access Point
–  LLC Control

Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

Medio

1 1 1 ó 2 Bytes

DSAP

SSAP

LLC Control

Cabecera

LLC

Datos


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Medium Access Control

•  LANs y MANs se basan generalmente en un

medio compartido

•  El subnivel MAC controla el uso de este

medio

•  ¿ Dónde está el control ?

–  Centralizado en un nodo de la red

Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

Medio

•  Mayor control (prioridades, reserva, etc.)
•  Resto de estaciones son más simples
•  Evita problemas de coordinación distribuida

–  Descentralizado

•  No hay un solo punto de fallo
•  No hay un nodo que pueda ser un cuello de

botella


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Medium Access Control

•  ¿ Cómo se lleva a cabo ?

–  Síncronamente (TDM, FDM, etc.)
–  Asíncronamente (según la demanda)
•  Round Robin: eficiente con alta carga
•  Reserva: solicitar con anterioridad
•  Contienda: no hay control que determine

de quién es el turno

Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

Medio


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Medium Access Control

•  PDU MAC

–  Dirección MAC destino
–  Dirección MAC origen
–  Control
–  CRC (Cyclic Redundancy Check) o FCS

(Frame Check Sequence)
•  Detección y descarte de tramas erróneas

Dirección
destino

Dirección
origen

Control

CRC

Cabecera

MAC

Datos

Aplicación

Cola
MAC

Aplicación

Transporte

Red

LLC
MAC

Físico

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Ethernet
•  Tecnología de LAN ampliamente extendida
•  Simple de instalar
•  Barata
•  Múltiples medios físicos (coaxial, par trenzado, fibra)
•  Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps-100Gbps)
•  Se ha extendido fuera de la LAN

Nivel MAC

•  PDU del nivel de enlace = Trama (Frame)
•  Formato de la trama (estándar DIX)


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–  Direcciones MAC
–  Ethertype
–  Datos
–  CRC

•  Hoy en día recogido también en el IEEE 802.3

Cabecera (header)

Dest
Addr

6

Src
Addr


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E

6

2

Bytes:

Datos

Sentido de transmisión

Cola (trailer)



C
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C

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Trama IEEE

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IEEE 802.3 + 802.2 (LLC/SNAP)

• 
•  Campo de Longitud (hace referencia a todo lo

que le sigue, sin contar el CRC)
Los Ethertype son > 1500 por lo que ambos
formatos son compatibles
IP sobre 802 en RFC 1042

• 

• 

Network Layer

Link Layer

Physical Layer

LLC
MAC

Dest
Addr

Bytes:

6

Src
Addr


d
u
t
i
g
n
o
L

6


)
3
(

L
T
N
C


)
A
A
(

P
A
S
D

802.2 LLC 802.2 SNAP

)
A
A
(

P
A
S
S

Org
Code
(000) E
1 1 1 3 2


e
p
y
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r
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h
t

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

DIX (Ethernet II)

Dest
Addr

Src
Addr


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p
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E

Datos

38-1492Bytes

Datos



C
R
C

4



C
R
C


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Subnivel MAC

CSMA/CD
•  Carrier Sense Multiple Access

/

Colision Detection

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•  Canal inactivo: transmitir la trama
•  C. ocupado: retrasar la transmisión
•  Debido al retardo puede que un
nodo no note que otro está
transmitiendo

•  Detecta si se produce una colisión

mientras transmite

•  Si hay colisión reintenta tras un

tiempo aleatorio (backoff)

•  Ejemplo (. . .)

A

B

C

D

Subnivel MAC


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•  Máximo 2500 m
•  Mínimo 64 Bytes de trama
•  Dominio de Colisión: una red CSMA/
CD en la cual habrá una colisión si
dos máquinas conectadas al sistema
transmiten “al mismo tiempo”

•  Con alta carga se disparan

las

colisiones

Tamaño de

trama
(bytes)

Tiempo de
Tx (µseg)

64
512
1000
1518

51.2
409.6
800

1214.4

A

B

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Frame rate

•  ¿Máximo número de tramas por segundo?

(. . .)

IFG

Preámbulo

Trama mínima

9.6µs

6.4µs

51.2µs (64Bytes)

1

IFG + Preámbulo + Trama mínima =

14.880 pps

€

IFG = Inter Frame Gap


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Ethernet “original”

“Thick Ethernet”

10Base5
• 
•  Coaxial grueso (amarillo)
•  5 → 500m (entre repetidores)

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI

Transceiver (MAU)

MAU = Medium Attachment Unit
MDI = Medium Dependent Interface
AUI = Attachment Unit Interface
DTE = Data Terminal Equipment

Coaxial grueso (Physical Medium)

Terminador

50Ω

Tap (MDI)

Tecnologías Ethernet


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“Thinnet” o “Cheapernet”
IEEE 802.3a

10Base2
• 
• 
•  Coaxial fino y flexible (negro)
•  2 → 185m (entre repetidores)
•  Transceiver opcional (más barato)

Transceiver

Conector AUI

Una “T”

Conector BNC

Coaxial fino

Tecnologías Ethernet


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10Base-T
• 
IEEE 802.3i
•  Cables de par trenzado cat. 3
•  Topología física en estrella
–  Elemento central = “Hub”

•  Topología lógica en bus
•  Transceiver opcional
•  Conector RJ-45
•  Cable máximo 100 m

Conector AUI

DTE

Conector RJ-45

DTE = Data Terminal Equipment
DCE = Data Communications Equi