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.  Encaminamiento
3.  Transporte extremo a extremo
4.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
5.  Tecnologías para redes de área local
6.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

7.  Conmutación de circuitos


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Objetivos de esta clase

•  Conocer las diferentes topologías básicas de red y

comprender sus ventajas e inconvenientes

•  Conocer la arquitectura del modelo de referencia del

grupo IEEE 802

•  Conocer el formato de trama de Ethernet
•  Entender el funcionamiento básico del control de

acceso al medio en Ethernet

 Comunicación dentro de una red

•  Origen y destino del paquete están en la misma red

–  Dos hosts
–  Un host y un “gateway” con otra red
–  Dos “gateways”

•  La red puede ser una LAN, MAN o WAN

• 

(...)

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Aplicación

Transporte

Red

Enlace /

Network access

Físico

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Comunicación dentro de una red

•  Origen y destino del paquete están en la misma red

–  Dos hosts
–  Un host y un “gateway” con otra red
–  Dos “gateways”

•  La red puede ser una LAN, MAN o WAN

•  Vamos a empezar por el caso de LANs y en

concreto de Ethernet

Aplicación

Transporte

Red

Enlace /

Network access

Físico


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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 ser tecnologías
basadas en medios de
broadcast


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Topologías de LAN

•  Define cómo están conectados

los hosts

Ejemplo: Ethernet
•  Topología física

Dos ámbitos:
•  Topología física

–  Diseño y cableado de la red
–  Interconexionado

•  Topología lógica

–  Cómo los hosts emplean el

medio

•  Topología lógica


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Topologías

(el bus)

Bus
•  Todas las estaciones se unen a un medio de transmisión lineal
•  Si es física suele requerir un terminador
•  El bus es un punto de fallo
•  Una transmisión cualquiera alcanza ambos extremos del bus
•  Requiere direccionamiento y un mecanismo para regular las

transmisiones


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Comunicación en un bus

¿Cómo?
•  Transmitir datos en bloques (tramas)
•  Origen envía al medio la información que desea hacer llegar a

•  La información incluye una identificación de la máquina destino
•  Destinatario recoge la información, el resto la ignoran (red

otra máquina

broadcast)

Formato típico de la trama

Cabecera: Indica
quién la envía y
quién la debe
recibir

Datos

Topologías

Árbol
•  Generalización del bus
•  El árbol comienza en la cabecera (headend)
•  La transmisión de una estación se propaga por todo el medio


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Topologías

Anillo
•  Simple (un solo sentido)
•  Doble (ambos sentidos)


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Topologías

Estrella
•  Todos conectados a un nodo central:

–  Hub: Retransmite cada trama a todos (lógicamente es un bus)
–  Switch: store-and-forward, solo al destinatario

•  Más costosa que el bus
• 

Independencia de los hosts a efecto de fallos en el cable

•  El elemento central es un punto de fallo

Topologías

Estrella extendida
•  Expansión de la estrella


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Topologías
Malla completa (full mesh)


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Arquitectura de protocolos

•  7 niveles OSI de un sistema de

comunicaciones

•  En una LAN necesitamos emplear
l a

s o l o d o s p a r a r e a l i z a r
comunicación (… …)

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
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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, ni confirmaciones, ni

control de flujo ni recuperación ante errores

–  Tipo 2: orientado a conexión, con

confirmaciones

–  Tipo 3: sin conexión, con confirmación

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

Medio


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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


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Ethernet “original”

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10Base5
•  “Thick Ethernet”
•  Coaxial grueso (amarillo)
•  5 → 500m (entre repetidores)


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

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI

Transceiver (MAU)

Coaxial grueso (Physical Medium)

Terminador

50Ω

Tap (MDI)

Nivel MAC

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


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