T3. NIVEL DE ENLACE DE DATOS

T3. NIVEL DE
ENLACE DE DATOS
ÍNDICE
„
„
„
„
Introducción
•
•
•
•
Servicios proporcionados al nivel de red
Entramado
Control de errores
Control de flujo
Detección de errores
•
•
•
Paridad
Suma de bloque
CRC
Casos de estudio:
•
•
HDLC y familia ( PPP)
Subnivel MAC. Estándar IEEE 802.X
Puentes y conmutadores.
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ÍNDICE
„
„
„
„
„
„
„
Introducción
Detección y corrección de errores.
Control de flujo.
Protocolo de ventana deslizante.
Subnivel de acceso al medio.
Casos de estudio:
•
•
•
Prot. derivados del HDLC
Prot. PPP
IEEE 802
Puentes y conmutadores
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INTRODUCCIÓN
„
„
„
„
Objetivo: suministrar un transporte “fiable” de bits
al nivel de red.
Sólo se ocupa de equipos directamente
conectados.
Los bits llegan al destino en el mismo orden
Los circuitos de comunicación:
• Cometen errores
• Tasa de datos finita (Velocidad)
• Retardo de propagación
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FUNCIONES
„
Proporcionar servicios al nivel de red
„
Entramado de bits
„
Control de errores
„
Control de flujo
• Sin acuse, sin conexión
• Con acuse, sin conexión
• Con acuse orientado a conexión
• Contar caracteres
• Caracteres de Inicio-Fin
• Indicadores Inicio-Fin con relleno
• Detección
• Corrección
• Parada y Espera
• Ventana deslizante
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Servicios para el nivel de red
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Servicios para el nivel de red
„
Sin acuse y sin conexión
„
Con acuse y sin conexión
• Envío de tramas sin acuse de recibo
• Ausencia de conexión
• Baja tasa de errores
• Tiempo real (voz)
• LAN
• El receptor produce un acuse de recibo por trama(s)
• Ausencia de conexión
• Alta tasa de errores
• Sistemas inalámbricos
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Servicios para el nivel de red
„
Con acuse orientado a conexión
• Emisor y receptor establecen una conexión previa a la
transferencia de datos
• Tramas numeradas
• Se garantiza la recepción de cada trama y el orden de
transmisión
• Confiable
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Entramado de bits
„
„
„
Se agrupa el flujo de bits en tramas y se añaden
bits de control de errores.
El destino comprueba si se ha producido error en
la trama.
Delimitación de trama:
• Contar caracteres:
•
•
- Un campo especifica el número de caracteres de la trama
- Problema: la cuenta puede alterarse por error de transmisión
Principio-fin.
Bandera.
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Delimitación: Contar caracteres
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Delimitación: Caracteres de Inicio-Fin
„
Comienzo de trama con DLE STX (ASCII) y fin de trama con DLE
ETX (ASCII)
„
Problema de la transparencia:
“Que los indicadores aparezcan como parte de los datos”
„
Solución: Inserción de carácter.
Poner un DLE antes de cada DLE “accidental” de los
datos.
Desventaja: añade 8 (ó 7) bits (ASCII)
„
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Delimitación: Bandera o flag
„
„
Tramas con número arbitrario de bits
Cada trama comienza y termina con un patrón de
bits, 01111110, byte indicador, bandera, flag...
Flag
011111110
„
Flag
011111110
Permite encadenamiento de tramas.
flag
„
Datos Trama
Datos Trama
flag
Datos Trama
flag
Problema de la transparencia.
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Delimitación: Bandera o flag
„
Transparencia: Inserción de bit
No se permite repetir el delimitador dentro de la trama
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Control de errores
„
„
Detección de errores y
Corrección de errores
“Siempre hay errores”
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Control de errores
Corrección de errores: mecanismo básico.
¿Cómo asegurar que las tramas son entregadas en
orden al receptor y sin errores?
• Realimentación del transmisor con acuse de
recibo.
• Añadir temporización (T0 >2 trecepción)
„
- Transmitir la trama nuevamente, si se cumple el
-
tiempo T0.
Duplicidad, introducir números de secuencia de
tramas de datos y acuse de recibo.
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Control de flujo
„
Asegurar que el transmisor no sobrecarga al
receptor.
„
Realimentación del transmisor.
„
Parada y espera (simplex)
• El transmisor envía una trama y espera un acuse de
recibo del receptor antes de enviar la siguiente trama
• Problema: sólo una trama en transito; baja eficiencia
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Parada y espera
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Ventana deslizante
„
Ventana deslizante (duplex)
•
•
•
•
•
•
•
•
Dos estaciones A y B
B reserva memoria temporal para n tramas
A puede enviar n tramas sin confirmación
Cada trama se etiqueta con un nº de secuencia, k bits
B confirma una trama mediante un acuse de recibo que incluye el
nº de secuencia de la siguiente trama que espera recibir.
Es posible confirmar varias tramas simultáneamente, la actual y las
anteriores
A mantiene una lista (ventana de tramas) con los nº de secuencia
que puede transmitir y B con los que espera recibir.
Si en un tiempo prudencial (time-out) no se recibe el acuse de
recibo, se reenvía la trama.
n ≤ 2k − 1
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Ventana deslizante
tprop
α=
tframe
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Ventana deslizante
Tramas ya transmitidas
Número de
secuencia de
las tramas
Última trama
confirmada
Tramas almacenadas
temporalmente hasta que son
confirmadas
Ventana de tramas que se
pueden transmitir
Última trama
transmitida
La ventana se cierra
por el límite inferior
cuando se envían
tramas
La ventana se abre
por el límite superior
cuando se reciben
tramas
(a) Desde el punto de vista del transmisor
Ventana de tramas que se
pueden aceptar
Tramas ya recibidas
Última trama
confirmada
Última trama
recibida
La ventana se
cierra por el límite
inferior cuando se
reciben tramas
(b) Punto de vista del receptor
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La ventana se
abre por el límite
superior al
enviar las ACKs
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Ventana deslizante
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21
Control de errores
„
„
¿Que es un error?
• Nº de bits de una trama: n=m+r
- m, bits de datos
- r, bits de comprobación
- n, palabra de código
• Dadas dos palabras de código, es fácil determinar en
cuantos bits difieren (XOR)
Distancia de Hamming: nº de posiciones de bits en que
difieren dos palabras de código
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Control de errores
„
La detección y corrección de errores de un código
depende de su distancia de Hamming.
• Detectar d errores requiere una distancia d+1
• Corregir d errores requiere una distancia 2d+1
„
Paridad: se considera un código en el que se
agrega un solo bit de paridad a los datos.
• El bit de paridad se escoge de forma que el nº total de
•
•
unos de la palabra de código es par (o impar).
Detecta errores individuales
Sólo detecta 50% (nº impar bits de erróneos)
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Suma de bloque
„
„
A cada carácter (n bits) se le añade un bit de
paridad (transversal o de fila)
A cada posición de bit del bloque se le añade un
bit de paridad (longitudinal o de columna)
• Un carácter al final del bloque cuyos bits indican la
paridad de cada columna del bloque.
„
„
Corrige hasta n bits y detecta el 50% restante.
Ejemplo: Para transmitir una información se
utiliza paridad de suma de bloque (par). Si al
receptor le llega el siguiente bloque de
información (en hexadecimal): A3 2D FC 24 17
0D E4 B8. Decir si es correcto, y en caso
contrario, corregirlo.
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Solución al Ejemplo
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Código de Redundancia Cíclica (CRC)
„
„
„
„
Detecta 99’98%
Dado mensaje de k bits, el transmisor genera una
secuencia de n bits, denominada secuencia de
comprobación de la trama (FCS), de forma que la
trama resultante, con n+k bits, sea divisible por
algún número predeterminado.
El receptor divide la trama recibida por ese nº y, si
no hay resto en la división, no hay errores.
Tratamiento de las cadenas de bits como
representaciones de polinomios con coeficientes
de 0 y 1.
• La cadena 110001 representa el polinomio x5+ x4+ x0
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Algoritmo (CRC)
„
Definiciones:
„
Objetivo: T/P tenga resto cero
• T = trama de (k+n) bits a transmitir, con n<k
• M = mensaje de k bits, los primeros k bits de T
• F = n bits del FCS, los últimos n bits de T
• P = patrón de n+1 bits; divisor elegido
• T = 2nM + F
• Dividimos 2nM entre P y el resto lo usamos como FCS.
• T = 2nM + R
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27
Algoritmo (CRC), Ejemplo
„
Paso 1
„
Paso 2
„
Paso 3
• M = 1010001101 (10 bits)
• P = 110101 (6 bits)
• FCS=R= (5 bits)
• 2nM = 25M = 101000110100000
• El resultado anterior se divide por P
• R = 01110
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Algoritmo (CRC), Ejemplo
„
Paso 4
„
Paso 5
„
Existen polinomios (P) estandarizados:
• T = 2nM + R = 101000110101110
• Es lo que se transmite
• Si no hay errores, el receptor recibe T
• Resto T/P = 00000
• CRC-12 = x12 + x11 + x3 + x2 + x1 + 1
• CRC-16 = x16 + x15 + x2 + 1
• CRC-CCITT = x16 + x12 + x5 + 1
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Algoritmo (CRC), Ejemplo
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Casos de estudio
Estándares
de Enlace de datos y
Subnivel MAC
Puentes
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HDLC y familia
„
„
„
FLAG = 0x7e
Tramas encadenadas.
CRC-16 ó CHKSM
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34
HDLC y familia
„
„
„
(a) Información: Tramas con información y
validación.
(b) Supervisión
(c) No numerada.
P/F comando/respuesta
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35
HDLC y familia
„
Tramas de supervisión:
• RR (Receive Ready, tipo 0)
Validación de anteriores a “Next”. (Espera la trama “Next”)
• RNR (Receive Not Ready, tipo 1)
Parada brusca.
• REJ (Reject, tipo 2).
Se reenvían “Next” y siguientes.
• SREJ (Selective Reject, tipo 3).
Se reenvía “Next”.
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36
HDLC y familia
„
Tramas No Numeradas. Gestión del enlace
Distintas variantes en los protocolos de la familia...
• SNRM, SARM y SABM.
Petición de conexión normal, respuesta y balanceado.
• DISC Disconnect.
• DM Disconnect Mode.
• UA Unnumbered Acknowledgment.
• FRMR Respuesta de rechazo de trama.
Etc.
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HDLC y familia
Redes(4º) T3 Nivel Enlace de Datos
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HDLC y familia
.
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39
Formatos de trama
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SLIP y PPP
„
SLIP Serial IP (RFC 1055)
•
•
•
Encapsula paquetes IP con delimitador 0xC0.
Transparencia por inserción de byte.
No corrige errores, no detecta errores.
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41
PPP
„
Point to Point Protocol (RFC1661, etc.)
• Formato de trama y detección de errores.
• LCP (Link Control Prot.) Opciones del enlace, conex.
•
•
y descon, long.
NCP (Network Control Prot.) Encapsula varios
protocolos, direcciones IP. (IPCP,...)
Formato de trama.
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PPP
„
Conexión ( y desc.) PPP.
• Módem Î LCP Î(PAP, CHAP)Î NCP(IPCP)
Nivel 1
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Nivel 2
43
PPP
„
Tipos de códigos LCP.
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PPP-IPCP
„
Encapsulación IP sobre PPP
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Redes de área local
„
Estándares IEEE
• IEEE 802.2
• IEEE 802.3
• IEEE 802.4
• IEEE 802.5
• IEEE 802.6
• IEEE 802.11
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LLC
CSMA/CD
Token -bus
Token-ring
DQDB
WLAN
46
LLC
„
Logical Link Control IEEE 802.2
• Nivel 1 datagrama o
• Nivel 2 confiable (~HDLC)
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802.3 y Ethernet
„
Flujo de bits en una Ethernet
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802.3
„
Niveles 100BASET y 1000BASET (N1).
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IEEE 802.3 y Ethernet
Redes(4º) T3 Nivel Enlace de Datos
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