PDF de programación - Redes de transporte y acceso

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Redes de transporte y acceso

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

4º Ingeniería en Informática



Redes


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Objetivos del tema

•  Redes de área extensa (WANs)

–  Cómo transportar datos sobre WANs?
–  Calidad de servicio en WANs

•  Redes de acceso

–  Fundamentos de enlaces DSL
–  Redes de acceso ópticas

Redes de Área Extensa

•  Enlaces a través de un país

o continente

•  Tecnologías de conmutación

de paquetes o de circuitos


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WAN

Circuitos
•  Reserva de recursos, garantías de calidad
•  Lo que ven los extremos es un canal que acepta un flujo de bits

a una cierta velocidad

•  Si lo que queremos es enviar paquetes necesitamos una forma

de marcar las fronteras (framing)


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PPP
•  Point-to-Point Protocol (RFC 1661)
•  Creado para la conexión usuario-a-red
•  Empleado también en red-a-red
•  Ofrece:

–  Framing
–  Protocolo de control del enlace (LCP) para establecer, configurar y
–  Protocolos de control específicos para cada protocolo de red (NCP)

comprobar el enlace de datos

•  Se emplea sobre enlaces full-duplex que mantienen el orden

modem

DTE

DCE

PSTN

CSU/DSU

E1

CSU/DSU = Channel Service Unit/Data Service Unit


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PPP: encapsulación
•  Puede transportar múltiples protocolos simultáneamente
•  Marca el comienzo y final de cada trama
•  Por defecto encapsulación HDLC (RFC 1662)

–  Flag (0x7e)
–  Address (solo 0xff = All-Stations)
–  Control (solo 0x03 = Unnumbered Information con bit Poll/Final a

cero)

•  Byte Stuffing

–  FCS (calculado desde el campo Address)

–  Carácter de escape = 0x7d
–  En la secuencia entre los Flags se escapan todos los caracteres

0x7d y 0x7e

Paquete IP

Máx MRU bytes (def. 1500)

Proto

Información

Padd

Flag

Flag
Bytes 1 1 1 1 ó 2 0-MRU 0+ 2 ó 4 1 !

Paquete PPP

Addr

FCS

Ctrl


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PPP: LCP

•  Link Control Protocol
•  Permite que los extremos

–  Acuerden el formato de encapsulado
–  Terminen el enlace
–  Autentificación (opcional)
–  Determinar si el enlace funciona correctamente
–  Negocien opciones

•  Fases:

UP

Dead

Establish

OPENED

Authenticate

SUCCESS / NONE

FAIL

FAIL

DOWN

Terminate

Network

CLOSING


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LCP: Network

•  Llegada esta fase pueden entrar en funcionamiento otros

protocolos

•  Si se ha negociado usar compresión empezará la negociación

de CCP
–  Compression Control Protocol (RFC 1962)
–  Negocia el algoritmo de compresión y opciones
–  Si no llegan a un acuerdo los dos extremos no se usará compresión pero

puede seguir funcionando el enlace

–  Pueden comprimirse varios paquetes de red en la misma trama PPP
–  Una vez completa la negociación las tramas PPP van marcadas en el
•  El protocolo de nivel de red emplea un NCP (Network Control

campo protocolo como comprimidas, pero no indican con qué algoritmo

Protocol) para configurarse y activarse


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IPCP

Internet Protocol Control Protocol (RFC 1332)

• 
•  El NCP para configurar, activar y desactivar el
módulo IP en ambos extremos de un enlace punto a
punto

•  Permite negociar parámetros de IP:

–  Compresión (habitualmente de cabeceras)
–  Direcciones IP


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Ejemplos
•  PPP sobre enlace serie directo

•  PPP sobre llamada telefónica

–  Canal de voz puede ofrecer con modems en torno a unos

57Kbps (!)

–  Sobre red telefónica (!)

111001010100010110010101001010000100000110101!

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Transporte sobre SDH


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Ejemplo de red

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Central Office

STM-4

STM-16

STM-16

STM-4

E1

E1

STM-4

E3

STM-4

STM-1


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POS

•  Packet Over SONET/SDH (RFC 2615)
•  Para tener entramado (framing): PPP (RFC 1661)
•  PPP diseñado para líneas punto-a-punto
•  Los circuitos SDH son punto-a-punto
•  Las encapsulaciones soportadas son VC-4, VC-4-4c, VC-4-16c y

VC-4-64c



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Datos

IP

PPP

SDH

Óptico

Paquete IP

Trama PPP

Generar FCS

Byte stuffing

Scrambling

Contenedor SDH


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la Ethernet!

•  Las velocidades de Ethernet no

se ajustan a las de SDH
–  10 Mbps sobre VC-3 : 20%
–  100 Mbps sobre VC-4 : 64%
–  1Gbps sobre VC-4-16c : 42%

Encapsulado GFP

•  Asumiendo utilización 100% en

•  M e d i a n t e C o n c a t e n a c i ó n

Virtual:
–  10Mbps en VC-12-5v : 92%
–  100Mbps en VC-3-2v : 97%
–  1Gbps en VC-4-7v : 92%

•  Pero POS solo para ciertos

contenedores

•  Encapsulación G.7041:

–  Generic Framing Procedure

(GFP, ITU T01b)

–  Puede transportar: Ethernet,
PPP, FiberChannel, Gigabit
Ethernet, etc.

ATM


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•  ATM = Asynchronous Transfer Mode
•  Estándar de la ITU-T (I.150) y el ATM Forum
•  Años 80
•  Seleccionada por la ITU como tecnología para la RDSI de banda

ancha (BISDN)

•  Orientado a conexión (circuitos virtuales): permite ofrecer capacidad

garantizada y retardo acotado

•  Conmutación de paquetes: eficiencia ante tráfico intermitente
•  Una red para todo tipo de tráfico

–  Voz
–  Vídeo
–  Datos

•  Conmutación de celdas: Paquetes pequeños de tamaño constante
•  No asegura que lleguen
•  Mantiene el orden de las celdas


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ATM

•  Mínima funcionalidad en la cabecera de las celdas
•  Aprovecha la multiplexación estadística
•  ¿Por qué tamaño constante?

–  Más sencillo hacer conmutadores eficientes
–  Más predecible

•  ¿Por qué pequeñas?

–  Menor retardo para tráfico de alta prioridad


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Elementos de una red ATM

•  Conmutadores ATM
•  ATM endpoints
•  Enlaces punto-a-punto
•  Unidireccional o bidireccional
•  Posible punto-a-multipunto

•  UNI: User

to Network
Interface (público o privado)
•  NNI: Network to Network
Interface (público o privado)

UNI

UNI

UNI

NNI

NNI

NNI

UNI

NNI

UNI

Estructura básica de las celdas

• 

5 bytes cabecera
+ 48 bytes datos
= 53 bytes

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•  VPI = Virtual Path Identifier
•  VCI = Virtual Circuit Identifier

Celda UNI

0 3 4 7

GFC
VPI

VPI
VCI

VCI

VCI

PT CLP

HEC

Datos

5
3

b
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b

5


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8
4

Nivel ATM
Nivel físico

Cómo funciona ATM

•  Orientado a conexión
•  Circuitos virtuales
•  VPI/VCI identifica al circuito
•  S o l o
t i e n e s e n t i d o

localmente al enlace

•  Mismos valores VPI/VCI en

ambos sentidos del enlace

•  Se establecen mediante

gestión o señalización


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Input port

0

VPI
VPI(1)

VCI
VCI(1)

Output port

1

VPI
VCI
VPI(2) VCI(2)

0!
UNI

1!

NNI

0!

UNI
2!

VPI(1)
VCI(1)

VPI(2)
VCI(2)

Cómo funciona ATM

•  Orientado a conexión
•  Circuitos virtuales
•  VPI/VCI identifica al circuito
•  S o l o
t i e n e s e n t i d o

localmente al enlace

•  Mismos valores VPI/VCI en

ambos sentidos del enlace

•  Se establecen mediante

gestión o señalización


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Input port

0

VPI
VPI(2)

VCI
VCI(2)

Output port

2

VPI
VCI
VPI(3) VCI(3)

0!
UNI

1!

NNI

0!

UNI
2!

VPI(2)
VCI(2)

VPI(3)
VCI(3)


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Celdas UNI y NNI

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Celda NNI

0 3 4 7!

VPI

VPI

VCI

VCI

VCI

PT CLP

HEC

Datos


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b



5


s
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b



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4

Celda UNI

0 3 4 7!

GFC
VPI

VPI
VCI

VCI

VCI

PT CLP

HEC

Datos

5
3



b
y
t
e
s



s
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t
y
b



5


s
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8
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Celdas UNI y NNI

•  GFC: Generic Flow Control
–  Control de flujo con usuario

•  PT: Payload Type

–  3 bits: ABC
–  A: 0=data, 1=OAM
–  B: (con A=0) B=1=congestión
–  C: (usado por AAL5)
•  CLP: Cell Loss Priority

–  0: alta prioridad
–  1: baja prioridad

Celda UNI

0 3 4 7!

GFC
VPI

VPI
VCI

VCI

VCI

PT CLP

HEC

Datos

5
3



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y
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s
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y
b



5


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y
b



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4

Conexiones en los conmutadores
•  V P C : V i r t u a l P a t h

•  V C C : V i r t u a l C h a n n e l

Connection

•  La conmutación depende

solo del VPI

•  Usadas en el backbone


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Connection

•  La conmutación depende

tanto del VPI como del VCI

VCI 32

VCI 35
VCI 43

VCI 350

VPI 1

VPI 4



VPI 2

VPI 3

VPI 5

Input port

0

0

0

VPI
1