PDF de programación - Acceso al medio (2)

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Acceso al medio (2)

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

Grado en Ingeniería en Tecnologías de

Telecomunicación, 2º

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Temario

Introducción

Introducción a las tecnologías de red

1.
2. Arquitecturas de conmutación y protocolos
3.
4. Control de acceso al medio
5. Conmutación de circuitos
6. Transporte fiable
7. Encaminamiento
8. Programación para redes y servicios

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Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas de conmutación y protocolos
3.
4. Control de acceso al medio

Introducción a las tecnologías de red

1. ALOHA y ALOHA ranurado
2. CSMA y variantes CSMA/CD, persistencia
Ideas y clasificación de protocolos MAC
3.
4. Prestaciones
5. CSMA/CA

5. Conmutación de circuitos
6. Transporte fiable
7. Encaminamiento
8. Programación para redes y servicios

Control de acceso: clasificación

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• Esto no ha sido una clasificación exahustiva
Hemos visto los protocolos más básicos/usados
• Diferentes tipos para diferentes redes de área local
• Según dónde se controle

– Centralizado (un dispositivo decide quien transmite)

• Más control, un único punto de fallo

– Distribuido (se resuelve el derecho a transmitir sin dispositivo

central (colisiones))

• Más complejo pero mas robusto

• Según cómo se controle

– Síncrono (modo circuito)

• capacidad dedicada (por conexión)
• No óptimo
• Usado en GSM y en ciertos tipos de protocolos para satelites

– Asíncrono (modo paquete)

• En respuesta a la demanda, tengo un mensaje y reservo o compito con los

demas para transmitirlo

Control de acceso al medio asíncrono

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• Varias filosofías
• Round robin

– A cada estación se le da el turno para transmitir

• Reserva

– Divide el tiempo en slots
– Petición y concesión de slots
– Bueno para tráfico continuo
– Reserva no implica centralizado
Hay técnicas de resolver reservas distribuidas basadas en ALOHA

(R-ALOHA) tiempo destinado a pedirse el canal, el que consigue
transmitir la reserva con ALOHA tiene derecho al slot de
transmision que viene despues

• Contención

– Las estaciónes compiten por el tiempo
– Bueno para tráfico a ráfagas
– Simple de implementar
– Tiende a colapsarse con mucha carga
– ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA son de estos

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Ejemplos

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Donde
Centralizados
Centralizados
Centralizados

Cuando
Sincronos/circuitos

Protocolo
GSM

Usos
Telefonía celular

Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes

Polling/probing

Redes de cable

Distribuidos
Distribuidos
Distribuidos
Distribuidos
Distribuidos
Distribuidos

Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes
Asincronos/paquetes

Polling/probing

Redes de cable

Basados en reserva:
FPODA, PDAMA

Satelite

CSMA/CD

CSMA/CA

BTMA: MACA,
MACAW

Redes de cable

Redes inalambricas

Redes inalambricas

Token ring, FDDI

Redes de cable

ALOHA, S-ALOHA, R-
ALOHA

Satelite

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Distribuidos asincronos

• ALOHAs

• CSMAs

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Eficiencia de ALOHA

• Goodput

• ALOHA

⌘ = ⇢e2⇢

Máximo 18% para un carga de aprox ρ=0.5
Independiente del tiempo de propagación

• ALOHA ranurado

⌘ = ⇢e⇢

Máximo de 36% para una carga de aprox ρ=1.0
Independiente del tiempo de propagación

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Eficiencia de CSMA/CD

• Eficiencia de CSMA/CD

• Hay aproximaciones que dependen del

parametro a

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ALOHA vs CSMA

• ¿Podríamos decir que ALOHA era la forma antigua y CSMA lo ha

sustituido ya que es más eficiente?

• NO
• El orden de exposición ha sido ese y ALOHA apareció primero
• CSMA es una evolución adaptada para mejorar en el caso

tpropagación<<ttransmision

Tipico en LANs pero no siempre se cumple
• Parámetro a= tpropagación/ttransmision


• Variantes de ALOHA se usan hoy en dia

a<<1 CSMAs tienen sentido y su eficiencia es mejor que la de ALOHA
a>1 ALOHA es simple y su eficiencia no depende de a

• En telefonía movil para realizar peticiones de recursos
• En comunicaciones vía satelite
• En redes de cable para peticiones de recursos de subida (ver

DOCSIS)

Arquitectura de Redes, Sistemas y

Servicios

Redes inalámbricas 802.11

y acceso al medio

Redes inalámbricas
‣ Cada vez más importancia

ofrecen: movilidad, facilidad de instalación, flexibilidad

‣ Evolución hacia comunicaciones inalámbricas

Telefonia (GPRS,3G...), dispositivos WPAN (Bluetooth,
wirelessUSB...) y redes de datos (802.11, WiMax?...)
‣ Nos centraremos en IEEE 802.11 (vulgarmente wifi)

12

/20+

Wifi 802.11: Nivel físico
‣ NICs y puntos de acceso, transmiten y reciben señales de

radio/microondas a través del aire
> Varios estándares de modulación

+ DSSS, FHSS, Luz infraroja en BB (no se utiliza)

> Y frecuencias

+ 2.4GHz, 5GHz, 3GHz

Paquete modulado sobre portadora de 2.4GHz con DSSS
La velocidad de datos en el canal es 11Mbps

Medio compartido de broadcast
Las NICs oyen el paquete y según la cabecera lo procesan

13

/20+

Wifi 802.11: Nivel físico
‣ Versiones con el tiempo (definidos por diferentes estandares del IEEE)
‣ 802.11a 5GHz velocidad de datos hasta 54Mbps
‣ 802.11b 2.4GHz velocidad de datos hasta 11Mbps
‣ 802.11g 2.4GHz velocidad de datos hasta 54Mbps
‣ 802.11n 2.4,5GHz velocidad de datos hasta 248Mbps
‣ El espectro en torno a la frecuencia utilizada se divide en varios canales

utilizando frecuencias cercanas.
Permite tener varias redes en el mismo espacio

Paquete en el canal 12 (2467MHz)

Paquete en el canal 1 (2412MHz)

14

/20+

Wifi 802.11: Nivel físico
‣ Canales en 802.11b
> En la banda libre

de 2.4GHz

> Algunos son

ilegales en
algunos paises
EEUU 1-11
EMEA 1-13

Canal
1
2
3
4
5
6
7

Fracuencia
2412 MHz
2417 MHz
2422 MHz
2427 MHz
2432 MHz
2437 MHz
2442 MHz

Canal
8
9
10
11
12
13
14

Fracuencia
2447 MHz
2452 MHz
2457 MHz
2462 MHz
2467 MHz
2472 MHz
2484 MHz

‣ Aún asi los canales cercanos se interfieren
‣ De todas formas el mecanismo de acceso al medio es capaz

de soportar varias redes en el mismo canal cercanas
utilizando colisiones y CSMA

‣ Nos interesa más el nivel de enlace

15

/20+

2 modos de funcionamiento

‣ Base-station

> Infraestructura: estaciones

base (access point)
conectadas a una red fija

‣ Ad-hoc

> punto-a-punto
Los terminales
inalámbricos se comunican
entre si

> Corren algoritmos de

enrutamiento y extienden
la red más alla del alcance
de uno

> parecido a peer-to-peer

AP

Internet

AP

16

/20+

Basic Service Set

‣ Al conjunto formado por

> Hosts wireless
> 1 access point
> su router de acceso

‣ Le llamaremos Basic Service

Set (BSS)

‣ Equivalentes a las celdas de la

telefonía movil

AP

BSS 1

Internet

AP

BSS 2

17

/20+

Extended Service Set

‣ Varios BSSs unidos para dar un

servicio común en una zona
mayor

‣ Le llamaremos Extended

Service Set (ESS)

‣ La interconexión entre puntos
de acceso puede ser por una
red de cable o incluso wireless
(WDS)

‣ El ESS tiene un identificador

común de forma que el usuario
no sabe si es un BSS o un ESS
El Service Set Identifier
(SSID)

Internet

AP

AP

BSS 1

AP
BSS 3

BSS 4

BSS 2

AP

18

/20+

802.11 Asociación
‣ Para poder comunicarse en un BSS los hosts deben primero

asociarse a la red deseada (identificada por su SSID)

‣ ¿Como conocen el SSID?

> La estación base envía periódicamente tramas (beacon) con su

nombre (SSID) y su dirección MAC
Eso permite a los hosts escanear los canales y presentar al
usuario los SSIDs observados para que elija

> La estación base no envía tramas beacon (SSID oculto) y el

administrador es responsable de configurar el SSID
Esto a veces se ve como una medida de seguridad pero es una
medida de seguridad muy ligera. El SSID no se protege y si
observas el canal y ves a otro host asociarse ves el SSID

19

/20+

802.11 Asociación
‣ Antes de transmitir un host sigue los pasos:

> Escanea permanentemente los canales en busca de tramas beacon (y
los presenta al usuario para que elija o está configurado para buscar
unos SSIDs que conoce)

> Una vez elegido el SSID realiza autentificación y asociacion

+ Pide autorización al Access Point para estar en la red

Varios protocolos que permiten comprobar si el usuario tiene
acceso a la red (con contraseña (SKA), autentificación abierta (OSA)
que siempre se concede)

+ Pide al Access Point que lo considere asociado a la red

Al completar este protocolo el host esta en el BSS

> Una vez realizada el host forma parte del BSS y puede enviar tramas
(de nivel de enlace 802.11) a otros hosts del BSS o al router. El access
point reenvia las tramas que recibe de ese host al me