PDF de programación - Práctica 8 – Protocolos de acceso al medio: ALOHA y CSMA

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

Práctica 8 – Protocolos de acceso al medio: ALOHA y CSMA

1- Objetivos

“Sesión 2”

En esta segunda sesión analizaremos el protocolo CSMA y lo compararemos con ALOHA.
Además plantearemos un escenario donde evaluar las prestaciones del protocolo de acceso al medio
de Ethernet en un medio compartido.

2- Avisos generales
Si quieren conservar cualquier fichero entre sesiones guárdenlo en una memoria USB, dado que
no se asegura que los ficheros creados o modificados durante una sesión de prácticas se mantengan
para la siguiente.

3- ALOHA vs CSMA
OPNET dispone de un tutorial idóneo para el análisis de protocolos de acceso al medio, es el
denominado CSMA/CD. Se puede encontrar en el menú Help de la ventana principal de OPNET, . Al
seleccionar este menú, observaremos que aparecen entre otras opciones “Product Documentation” y
“Tutorials”. En la primera de ellas podremos encontrar información relativa al simulador, sobre cómo
utilizarlo, qué posibilidades ofrece, descriptores de los modelos que ya tiene predefinidos, etc... Se
trata de un pequeño manual al que acudir en momentos de duda. En la segunda, dispondremos de una
serie de tutoriales que permiten observar y llevar a cabo la puesta en práctica de algunos de los
aspectos explicados teóricamente en el apartado anterior.

Consulte la “lectura recomendada” en la práctica 1, le será de gran ayuda.

Como documentación adicional, dispone en la web de la asignatura, de un listado de funciones de
OPNET necesarias para la comprensión de determinadas secciones del tutorial. Abra el tutorial desde
la ventana de Opnet, menú Help > Tutorials y comience el tutorial CSMA/CD.

Nota: Realice el tutorial desde la página 53-70.
Errata tutorial CSMA/CD(OPNET 10.5): Página 55, punto 7 => ¡Correcto!
La errata radica en la figura de la página 54 en relación a este punto 7.
Analice en detalle cada uno de los pasos indicados por el tutorial con objeto de entender el por

qué de cada uno de ellos. Debería ser capaz de responder a las siguientes preguntas:

1. ¿Qué diferencias existen entre lo que se denomina stream wire y statistics wire en el editor de

nodo?

2. ¿Entre qué estados se aplica la condición PKT_ARVL&& FREE? ¿Qué significado tiene?

3. ¿Qué mejora ha necesitado añadir a su modelo de transmisor para que soporte CSMA?

4. En el modelo de proceso del transmisor CSMA, ¿Qué procedimiento se emplea para verificar
si el canal está libre? ¿En qué estado se encontrará dicho modelo si el canal resulta estar
ocupado?

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

Checkpoint 8.4: Explica el diseño del transmisor de CSMA, tanto a nivel de nodo como de
proceso, relacionándolo con el comportamiento que ha de tener por utilizar CSMA como protocolo
de acceso al medio.

Checkpoint 8.5: Represente gráficamente el

tráfico,
considerando todas las simulaciones. ¿Cuál es la eficiencia de CSMA? ¿Coincide con la vista en
teoría? Indique cuál es el valor máximo del throughput. Razone su representación gráfica. Realice
una comparativa gráfica CSMA vs. ALOHA.

throughput del canal en función del

5. ¿Cuál de los dos protocolos presenta un mejor resultado en cuanto a eficiencia se refiere?

¿Cabía esperar que así fuera? ¿Por qué?

4- Evaluación de prestaciones del protocolo de acceso al medio de

Ethernet

Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda
CSMA/CD o Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. CSMA es una técnica de
acceso a medio compartido que permite a los equipos escuchar el canal antes de transmitir para ver si
otro equipo lo está haciendo. Existen distintas variantes de este mecanismo, uno de ellos es
CSMA/CD.

CSMA/CD permite detectar no sólo si un equipo está transmitiendo, sino si ha habido colisión, de
manera que en base a esta información los equipos puedan variar su comportamiento. Existen tres
variantes:

 CSMA no-persistente: en caso de estar ocupado el canal, se espera un tiempo aleatorio y se

vuelve a escuchar, para transmitir inmediatamente si se encuentra libre.

 CSMA p-persistente: si el canal está ocupado se mantiene a la espera de que se libere para
transmitir. En caso de estar libre transmite con una probabilidad p y con (1-p) permanece a la
espera.

 CSMA 1-persistente: si el canal se encuentra ocupado se mantiene a la escucha del canal
hasta detectarlo libre y transmitir. Esto hace que puedan ocurrir colisiones siempre que haya
dos estaciones escuchando.

¿Qué protocolo de acceso al medio emplea Ethernet?

4.1 Crear el proyecto

Para crear un proyecto nuevo para la red de Ethernet:

1. Ejecutar OPNET Modeler 10.5 -- Educational Version => Seleccionar New del menú File.
2. Seleccionar Project => Clic OK => Nombre del proyecto <arssXY>_Ethernet, y el

escenario Coax => Clic OK.

3. En el Startup Wizard: En la ventana de diálogo Initial Topology, asegurarse de Create
Empty Scenario está seleccionado => Clic Next => Elegir Office de la lista Network Scale
=> Clic Next => Asignar 200 a X Span y mantener Y Span con 100 => Clic Next dos veces
=> Clic OK.

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

4. Cerrar la ventana de diálogo Object Palette .

4.2 Crear la Red

Para crear la Red Ethernet coaxial:

1. Seleccionar Topology => Rapid Configuration. Elegir Bus y Clic OK.
2. Clic en el botón Select Models en la ventana de diálogo Rapid Configuration. Desde el menú

desplegable Model List elegir ethcoax y Clic OK.

3. En la ventana de diálogo Rapid Configuration, fijar los siguientes 8 valores y pulsar OK.

4. Para configurar el bus coaxial, Clic-derecho en el enlace horizontal => Seleccionar Advanced

Edit Attributes del menú:

a. Clic en el valor (value) del atributo model => Seleccionar Edit del menú desplegable =>

Elegir el modelo eth_coax_adv.

b. Asignar el valor 0,05 al atributo delay (retardo de propagación en seg/m).
c. Asignar 5 al atributo thickness.
d. Clic OK.

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

5. Ya se ha creado la red. Compare con la figura siguiente. En caso de que se vea la red muy
pequeña o grande, se debe ajustar el zoom para seguir trabajando.

6. Salvar el proyecto.

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

4.3 Configurar los nodos de la red

Configuración del tráfico generado por los nodos:

1. Clic-derecho en cualquiera de los 30 nodos => Select Similar Nodes. Ahora todos los nodos

de la red están seleccionados.

2. Clic-derecho en cualquiera de los 30 nodos => Edit Attributes.
3. Marcar la caja Apply Changes to Selected Objects para que se apliquen los cambios a todos

los nodos.

4. Expandir el árbol Traffic Generation Parameters:

a. Cambiar el valor ON State Time a exponential(100) => Cambiar el valor de OFF

State Time a exponential(0). (Nota: Los paquetes sólo se generan en el estado ON.)

5. Expandir el árbol Packet Generation Arguments:

a. Cambiar el valor del atributo Packet Size a constant(1024).
b. Clic-derecho en el atributo Interarrival Time y elegir Promote Attribute to Higher
Level. Esto nos permite asignar múltiples valores al atributo Interarrival Time y por
lo tanto probar las prestaciones de la red bajo diferentes modelos de carga

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento de
Automática y Computación
Automatika eta
Konputazio Saila

Campus de Arrosadía
Arrosadiko Campusa
31006 Pamplona - Iruñea
Tfno. 948 169113, Fax. 948 168924
Email: [email protected]

6. Clic OK para volver al Editor de Proyectos. Si aparece una ventana avisándole que esa

configuración se añadirá a cada nodo, pulse en Yes.

7. Salvar el proyecto.

4.4 Configurar la simulación

Para examinar el desempeño de la red bajo cargas diferentes, necesita correr la simulación varias
veces cambiando la carga en la red. Hay una manera fácil de hacer eso. Recuerde que utilizamos el
atributo Interarrival Time (tiempo entre llegadas) para la generación de paquetes que los nodos
inyectan a la red. Dicho atributo se marcó como Promote Attribute to Higher Level. Aquí
asignaremos valores diferentes a ese atributo:

1. Clic en el botón Configure/Run Simulation:
2. Asegúrese de que está seleccionada la rama Common => Asignar 15 segundos a Duration.

3. Clic en la rama Object Attributes de Inputs.
4. Clic en el botón Add. La ventana de diálogo Add Attribute debe aparecer llena con los
atributos generados para todos los nodos de la red (si no viera los atributos en la lista, cierre el
proyecto y reábralo). Necesita añadir el atributo Interarrival Time para todos los nodos. Para
hacerlo:

a. Clic en el primer atributo de la lista (Office Network.node_0.Traffic Generation
….) => Clic en el botón Wildcard => Clic en node_0 y seleccione asterisco (*) del
menú desplegable => Clic OK.

b. Verá un nuevo atributo conteniendo el asterisco (el segundo de la lista). Para

configurarlo necesita hacer Clic en la celda bajo la columna Add?

c. La ventana de diálogo Add Attribute debe parecerse a la siguiente. Clic OK.

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 8

Departamento