Diapositivas del Bloque 2. Redes de área local.

Sistemas
Si
t
dde T
Transporte
t dde D
Datos
t (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque II. Redes de Área local (LANs)
Francisco Andrés Candelas Herías ([email protected])
S ti
Santiago
Puente
P t Méndez
Mé d (([email protected])
t @dfi t
)
Curso 2009
2009-10
10
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6.
7.
8.
9.
Características de las Redes Locales.
N
Normas
clásicas.
lá i
Redes Ethernet Conmutadas.
Redes inalámbricas (WLANs).
I t
Interconexión
ió dde LAN
LANs
II. Redes de Área local (LANs)
2
II-5. Características de las Redes Locales.




3
Introducción a las Redes de Área local (LAN).
Ti
Tipos
dde cables
bl y codificaciones.
difi i
Métodos de control de acceso al medio.
Las LAN en el modelo OSI.
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

Introducción a las Redes de Área local (LAN).


La mayor
ma or parte de la información transmitida por unn equipo
eq ipo se
queda en un entorno cercano.
C
Características
t í ti
dde una LAN
LAN:







Abarcan como mucho distancias de algunos Km.
Emplean medios de transmisión privados y de calidad alta.
Trabajan con velocidades de transmisión medias a altas.
C
Conectan
t gran número
ú
de
d dispositivos
di
iti
entre
t sí.í
Conectan dispositivos de diferentes características.
Permiten a los dispositivos conectados (DTEs) compartir recursos
recursos.
Suelen conectarse a otras redes LAN o WAN.
II. Redes de Área local (LANs)
4
II-5. Características de las Redes Locales

5
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Topologías de red usadas
sadas en LANs
LANs.





Definen la forma de cablear los equipos entre sí.
C d topología
Cada
t l í es más
á adecuada
d
d a una ddeterminada
t i d aplicación.
li ió
La tendencia es facilitar la instalación y el mantenimiento, y sus costes.
Las clásicas: Bus y anillo
anillo, y sus variantes
variantes.
Otras: Estrella y malla.
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

6
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Topología en bbus:
s
Derivación
Cable Coaxial
Bus clásico
Terminador
B
Bus
H
Hub
b
Hub
Bus con hubs
Pares trenzados
Conector
RJ-45
II. Redes de Área local (LANs)
Bus
II-5. Características de las Redes Locales

7
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Red basada en conm
conmutadores
tadores (s
(switches):
itches)
Conmutador Nivel 1
Servidor de
alta capacidad
Red
conmutada
Conmutador Nivel 2
1Gbps
Conmutador Nivel 2
100Mbps
Equipos
de usuario
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

8
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Anillo
Anillo:
Anillo clásico
Par trenzado STP
Anillo
MAU
Anillo con
MAU
MAUs
II. Redes de Área local (LANs)
MAU
Pares
trenzados
MAU
II-5. Características de las Redes Locales

9
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Cableado estructurado
estr ct rado de hubs,
h bs MAUs o conmutadores:
conm tadores
A otros armarios
Cableado del edificio
Regleta de
conexión
g
Latiguillos
Conmutadores,
Hubs o MAUs
Enchufes de red
Racks en el
armario
i dde
conexiones
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

10
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Estrella
Estrella:
Equipo central
de nivel 1
II. Redes de Área local (LANs)
Equipo
q p central
de nivel 2
II-5. Características de las Redes Locales

11
Introducción a las Redes de Área local (LAN).

Malla de conmutadores:
conm tadores
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

Tipos de cables y codificaciones.

Ha dos formas de trasmitir señales digitales:
Hay
digitales

t
f

t
f
Banda base: la usada habitualmente en LANs:
 No
N se requiere
i módems.
ód
Se
S transmite
t
it directamente
di t
t con codificaciones
difi i
digitales, más sencillas que la modulación.
 Requiere un medio de calidad para lograr buenas velocidades.
velocidades
 Para cables eléctricos de distancias cortas y fibra óptica.
Banda modulada o banda ancha:
 Las señales digitales
g
se modulan.
 Permite alcanzar velocidades muy altas sobre medios de calidad media,
incluido sobre ondas de radio.
 Permite transmisiones a larga distancia.
 Requiere tecnología más cara que la banda base.
II. Redes de Área local (LANs)
12
II-5. Características de las Redes Locales

13
Tipos de cables y codificaciones.

Medios físicos utilizados
tili ados en LANs
LANs.

Cable coaxial
 En
E topologías
t l í de
d bus
b clásicas.
lá i
 Codificación en banda base.
 Hay dos tipos de cables coaxiales para LANs:
Cable coaxial grueso (10 base 5)
Tarjetas
de red
Conector en T
Resistencia
terminal
Cable coaxial fino (10 base 2)
Cable de
pares AUI
Transceptor
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

14
Tipos de cables y codificaciones.

Medios físicos utilizados
tili ados en LANs
LANs.

TD
RD
…
Par trenzado
 Cables
C bl con varias
i parejas
j dde cables
bl eléctricos
lé t i
ttrenzados.
d
 Habitualmente full-duplex (líneas TD y RD separadas)
 Señales diferenciales o balanceadas
balanceadas, en banda base
base.
 Poco rígidos, fáciles de instalar y baratos.
 Para topologías de hubs
hubs, conmutadores y anillo con MAUs
MAUs.
 Se definen diferentes tipos de cables (EIA-568):
UTP (Unshield
(U hi ld Twisted
T i t dP
Pair)
i)
Ti 33: B
Tipo
B=16MHz,
16MH 30Mb
30Mbps a 100
100m
UTP o FTP (Foil-shielded Twisted
Pair)
Tipo 5: B=100MHz, 100Mbps a 100m
STP (Shielded Twisted Pair)
Tipo 7: B=600MHz, 800Mbps a 100m
II. Redes de Área local (LANs)
Tipo 6: B=200MHz, 100Mbps a 100m
II-5. Características de las Redes Locales

15
Tipos de cables y codificaciones.

Medios físicos utilizados
tili ados en LANs
LANs.

Fibra óptica
 Poca
P
atenuación,
t
ió B grande:
d Vt>100Mbps.
>100Mb
 Difícil corte y conexión, y flexibilidad limitada.
 Para full-duplex
full duplex se usan dos fibras (TD y RD)
RD).
 Entre pares de equipos.
 Para largas distancias o enlaces de gran capacidad (troncales)
(troncales).
 Para interconectar conmutadores (latiguillos prefabricados).
 Dos tipos: multimodo y monomodo
monomodo.
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

Tipos de cables y codificaciones.

Medios físicos utilizados
tili ados en LANs
LANs.

Ondas de radio
 Medio
M di fífísico
i dde muy bbaja
j calidad.
lid d
 Uso extendido gracias a las WLAN (IEEE 802.11).
 Requiere modulación y técnicas complejas para lograr velocidades
competitivas.
 Se usan bandas de radio ISM, destinadas a comunicaciones de datos a
corta distancia que no requieren licencia (2,4GHz y 5GHz).
 Estas bandas de radio son usadas por muchas aplicaciones, y hay
muchas interferencias.
II. Redes de Área local (LANs)
16
II-5. Características de las Redes Locales

17
Métodos de control de acceso al medio.



En topologías de bbuss o anillo
anillo, m
muchos
chos eq
equipos
ipos deben compartir el
mismo medio físico.
El nivel
i l dde enlace
l
((con ayuda
d ddell fífísico)
i ) ddebe
b controlar
t l que equipo
i
puede enviar en cada instante.
Las técnicas mas utilizadas en LANs son:

Compartir el medio

Tráfico a ráfagas
Lo típico en LANs

Ti
Tiempo
dde acceso aleatorio
l t i
Contienda. Distribuida, acceso aleatorio, hayy colisiones.
Sencilla y barata. Bus y radio: CSMA/CD, CSMA/CA.
Reserva. Distribuida o centralizada.
Colisiones solo en la reserva. Anillo.
Selección por turnos. No hay colisiones.
Centralizada o distribuida.


Distribuida. Anillo
o bus: Token
Token-Ring,
Ring
Token-Bus, FDDI.
Centralizado.
Sondeo. Bus o
estrella.
Repartir el medio: TDM (nivel físico). Para tráfico regular, tiempo de acceso acotado.
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

18
Las LAN en el modelo OSI.


La normas 802 del IEEE son las normas para LANs más
extendidas.
E t normas definen
Estas
d fi
aspectos
t dde llos 2 niveles
i l inferiores
i f i
dde lla
arquitectura OSI del ISO:
…
4. Transporte
3. Red
2. Enlace
Direccionamiento,
Di
i
i t ddetección
t ió dde errores, control
t l dde acceso all
medio, recuperación de tramas, corrección de errores control
de flujo…
1. Físico
Señales, codificación, cableado, conexiones…
LAN
OSI
II. Redes de Área local (LANs)
Encaminamiento, direccionamiento, control de flujo…
II-5. Características de las Redes Locales

19
Las LAN en el modelo OSI.

El nivel
ni el de enlace de las normas IEEE 802 se di
divide
ide en dos
subniveles:
…
Logic Link Control
4 Transporte
4.
Funciones complementarias, e
independientes del nivel físico
3. Red
2.2. LLC

Control de flujo.

R
Recuperación
ió de
d ttramas.

Corrección de errores.

Gestión de SAPs

M di A
Media
Access C
Control
t l
2.1. MAC
Funciones necesarias
del nivel físico
dependientes
p
Técnica de control de
acceso al medio
medio.

Entramado

Direccionamiento
Direccionamiento.

Detección de errores.
1. Físico
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

20
Las LAN en el modelo OSI.

Principales normas IEEE 802
802:
OSI
Red
NORMATIVA IEEE 802
802.1 (Funciones adicionales)
Enlace
802.2 (LLC)
802.3
CSMA/CD
802.4
Token Bus
MAC y FIS.
MAC y FIS.
II. Redes de Área local (LANs)
802.5
Token
Ring
802.6
MANs
(DQDB)
MAC y FIS.
MAC y FIS.
802.11
WLAN
MAC y FIS.
Físico
II-5. Características de las Redes Locales

21
Las LAN en el modelo OSI.

Definición del LLC según la norma IEEE 802
802.2.
2
Red
Red
SAPs
Servicios
LLC
Protocolo LLC
LLC
LLC
Servicios
MAC
Protocolo MAC
MAC
MAC
FIS
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

22
Las LAN en el modelo OSI.

Ser icios qquee ofrece el MAC al LLC
Servicios
LLC.
MAC DATA request
MAC_DATA.request
MAC_DATA.confirm
MAC_DATA.indication
A
MAC_DATA.request
MAC_DATA.confirm
B: Confirmación de
entrega (802.4 y 802.5)
B
LLC máquina 1
MAC_DATA.indication
MAC
LLC máquina 2
P á t de
Parámetros
d llas primitivas:
i iti

Request / Indication: Dir. Destino, Dir. Origen, PDU del LLC.

Confirm: Éxito o Fracaso
Fracaso.
II. Redes de Área local (LANs)
A: Confirmación
A
C fi
ió de
d
transmisión (802.3)
II-5. Características de las Redes Locales

23
Las LAN en el modelo OSI.

Ser icios qquee ofrece el LLC al ni
Servicios
nivel
el de red
red.


Orientados a conexión. Con numeración de tramas y recuperación de tramas
con errores
errores.
Sin conexión. No hay recuperación de tramas con errores a nivel de enlace.
Simple
p y rápido.
p
Una LAN tiene buena calidad,, y esta es una opción
p
mejor.
j
LLC D request
LLC_D.request
LLC_D. Indication
LLC_D.request
LLC D indication
LLC_D.indication
Red máquina
1
LLC máquina
1
LLC máquina
2
MAC
Red máquina
2
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

24
Las LAN en el modelo OSI.

Com nicación entre ni
Comunicación
niveles
eles
Red
Parámetros que da el nivel de red
Primitiva de Serv.
Red
SAP O.
LLC
Dir.O.
Datos (PDU red)
Dir.D.
PDU del LLC
SAP O.
LLC
SAP D.
Tipo de servicio
SAP D.
PDU de red
Parámetros que da el nivel LLC
Primitiva de Serv.
MAC
MAC
II. Redes de Área local (LANs)
Datos ((PDU LLC))
Dir.O.
Dir.D.
PDU del MAC
I i i
Inicio
Di O.
Dir.
O
Di D.
Dir.
D
PDU de
d LLC
CRC
Fi
Fin
II-5. Características de las Redes Locales

25
Las LAN en el modelo OSI.

Uso del LLC
TCP/IP sobre Ethernet
Protocolos OSI
SPX
SPX
Red
IPX
IPX
TCP
Puertos
TCP
Puertos
Transporte
TCP/IP sobre Token-Ring
UDP
UDP
IP
IP
SAPs
SAPs
ARP
LLC 802.2
802 2
ARP
LLC 802.2
802 2
Enlace
Físico
MAC 802.3
Ethernet
MAC 802.5
FIS 802.3
Fis. Ethernet
FIS 802.5
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

26
Las LAN en el modelo OSI.

Diferentes arquitecturas
arq itect ras pueden
p eden coe
coexistir:
istir
Protocolos OSI y TCP/IP sobre el mismo MAC
Puertos
Transporte
SPX
SPX
Red
IPX
IPX
TCP
UDP
IP
SAPs
LLC 802.2
ARP
Enlace
MAC 802.3 / Ethernet
Físico
II. Redes de Área local (LANs)
FIS 802.3 / Ethernet
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6.
7.
8.
9.
27
Características de las Redes Locales.
N
Normas
clásicas.
lá i
Redes Ethernet Conmutadas.
Redes inalámbricas (WLANs).
I t
Interconexión
ió dde LAN
LANs
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas


28
Las normas que se utilizan actualmente son una evolución de
las normas clásicas.
clásicas
Las más interesantes:




IEEE 802.3 (Ethernet).
IEEE 802.5 (Token Ring).
FDDI: Interfaz de Datos Distribuido por Fibra óptica.
IEEE 802
802.6:
6: Redes MAN (DQDB)
(DQDB).
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

29
IEEE 802.3. Introducción.




Basada en la red Ethernet de Xero
Xerox.
Sencilla y económica.
Se aplica principalmente a oficinas, pero se esta extendiendo
también a entornos industriales.
Su éxito ha hecho que haya evolucionado:



Fast Ethernet (100Mbps).
Ethernet conmutada.
Gigabit Ethernet (1 ó 10Gbps,…).
II. Redes de Área local (LANs)
II-5. Características de las Redes Locales

IEEE 802.3. Nivel físico.


Inicialmente se define una
na topología en bbus,
s y una
na velocidad
elocidad de
transmisión de 10Mbps.
M di fífísicos
Medios
i
802
802.33 (Eth
(Ethernet)
t)





10base2. Coaxial fino.
10base5. Coaxial
C
grueso.
10baseT. Par trenzado para hubs.
10b F Fibra
10baseF.
Fib óóptica.
ti
Emplea la codificación Manchester.
II. Redes de Área local (LANs)
30
II-6. Normas clásicas

31
IEEE 802.3. Estructura del adaptador de red.
B
Bus
Coaxial
DMA
Emisor
Detector
D
t t de
d
colisiones
Al Hub
Controladores
MAC
Procesador
P
Adaptador
A
Receptor
ROM / RAM
Control
C
t l de
d
Bus
RJ-45
Transceptor
(LLC y niveles
superiores)
Bus de
periféricos
Unidad MAC
Host
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

32
IEEE 802.3. MAC: formato de la trama.
Según la norma IEEE 802.3
Preámbulo
7 bytes
SFD
D Destino
D.
1 byte 2 ó 6 bytes
D Origen
D.
Longitud
2 ó 6 bytes
2 bytes
D. Origen
Tipo: 800H
Datos (PDU del LLC)
R ll
Relleno
46 a 1500 bytes
FCS
4 bytes
Ethernet - RFC 894 para IP
Preámbulo
SFD
D. Destino
Preámbulo: 10101010 … 10101010
10101010.
SFD: Start Frame Delimiter.
FSC: Frame Control Sequence (CRC de 32 bits).
bits)
EFD: End Frame Delimiter.
II. Redes de Área local (LANs)
Datos (PDU de IP)
Relleno
FCS
CS
EFD
II-6. Normas clásicas

33
IEEE 802.3. MAC: CSMA/CD - transmisión.
Esperar trama a transmitir.
Dar formato a la trama. Intentos = 0.
Esperar N intervalos de
tiempo T.
¿Hay señal de
portadora en el medio?
SI
NO
Iniciar la transmisión de la trama.
¿Se detecta
colisión?
SI
Transmitir secuencia
aleatoria de interferencia
para reforzar la colisión.
p
Intentos = Intentos +1
NO
Completar la transmisión de la
trama.
SI
¿Intentos = Límite
de intentos?
NO
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

34
IEEE 802.3. MAC: CSMA/CD - transmisión.

Tras una
na colisión hay
ha que
q e esperar N·T
N T segundos
seg ndos antes de unn nnuevo
e o
intento:




N = Número
Nú
aleatorio
l t i en [1,
[1 2,
2 … 2intentos -1]
1]
T = Redondeo Superior (2 • Tp + Ts)
Tp = Máximo tiempo de propagación
Ts = Tiempo de seguridad
4 – La señal de la colisión se propaga (Tp)
BUS
3 - Colisión
1 - DTE 1 envía una trama (Tp)
2- DTE 3 envía
una trama
DTE 1
DTE 2
II. Redes de Área local (LANs)
La trama debe ser lo suficientemente larga para que
el DTE 1 detecte la colisión antes de acabar de
enviar la trama (bits de relleno).
DTE 3
II-6. Normas clásicas

35
IEEE 802.3. MAC: CSMA/CD - recepción.
Esperar a recibir señal.
Inhibir la transmisión.
Sincronizar reloj de
recepción con preámbulo
d lla trama
de
t
recibida.
ibid
Recibir datos de la trama.
¿El tamaño de trama
y el campo FCS son
correctos?
NO
Desechar el resto de la
trama.
SI
Pasar la trama recibida al
nivel superior.
SI
Examinar dirección
destino. ¿La trama es
para este DTE?
NO
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

IEEE 802.3. Características del CSMA/CD.




El MAC no garantiza
garanti a la transmisión de los datos en unn tiempo
determinado.
S puede
Se
d acabar
b ell número
ú
dde iintentos,
t t y lla ttransmisión
i ió no se
realiza.
El MAC no confirma que unos datos transmitidos hayan llegado al
destino.
El MAC sólo indica si los datos han podido ser enviados o no
(colisión).
II. Redes de Área local (LANs)
36
II-6. Normas clásicas

37
IEEE 802.5. Introducción.






Basada en la LAN Token
Token-Ring
Ring de IBM.
IBM
Topología en anillo.
Control de acceso por paso de testigo.
Red con buen rendimiento ppara mucho tráfico y ggran número de
equipos.
Ya no se usa en entornos pequeños.
p q
El paso de testigo en anillo se ha dejado para redes troncales.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

38
IEEE 802.5. Paso de testigo.



Testigo: trama especial qquee representa el tturno
Testigo
rno de transmisión
transmisión.
Un equipo sólo puede enviar tramas de datos tras recibir la trama de
t ti
testigo.
Se definen dos métodos de paso de testigo:


Anillo lento (4-16Mbps).
 Usado por la Token-Ring.
 El testigo no se reenvía hasta recibir confirmación de las tramas de datos.
Anillo rápido (más de 16Mbps).
 Usado por FDDI y algunas tarjetas Token-Ring de IBM.
 El testigo se envía justo después de las tramas de datos.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

39
IEEE 802.5. Paso de testigo en anillo lento.
A. El DTE 1 quiere enviar
datos al DTE 3. Debe esperar
a que le llegue un testigo
testigo.
B. El DTE 1 recibe el testigo y
transmite la trama de datos
destinada al DTE 3
3.
DTE 4
DTE 4
Testigo
DTE 3
DTE 1
Datos
DTE 1
DTE 2
DTE 3
DTE 2
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

40
IEEE 802.5. Paso de testigo en anillo lento.
B. El DTE 3 recibe los datos y los
copia en su buffer. Además reenvía la
trama de datos con ACK al DTE 1
1.
D. El DTE 1 recibe los datos con
ACK. Luego genera un nuevo
testigo que pasa al DTE 2
2.
DTE 4
DTE 4
Datos con ACK
DTE 3
DTE 1
DTE 2
II. Redes de Área local (LANs)
DTE 1
Testigo
DTE 3
DTE 2
II-6. Normas clásicas

41
IEEE 802.5. Nivel físico: cableado.
DTE
DTE
MAC
MAC
TCU
TCU
Conector
MAC
Concentrador RJ45 o DB9
(MAU)
TCU
Anillo
MAC
DTE
DTE
TCU
TCU
MAC
Cables de
pares
(TD+RD)
Cable STP (TD+RD)
DTE
Conector IBM
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

42
IEEE 802.5. Nivel físico

TCU Unidad de acoplamiento al troncal
TCU:
troncal.
DTE no conectado al anillo
MAC

Recepción
Transmisión
DTE conectado al anillo
MAC
TCU
TCU
Medio
Medio
Recepción
Transmisión
Se emplea codificación Manchester diferencial.
0:
II. Redes de Área local (LANs)
1:
II-6. Normas clásicas

43
IEEE 802.5. MAC: formato de las tramas.
Trama de datos
1
1
1
2ó6
Delim. Control de Control
Dir.
acceso de trama destino
Inicio
2ó6
0 a 5000
4
1
1
Dir.
origen
Datos (PDU de LLC)
(tamaño variable)
FCS
Delim.
Final
Estado
de trama
(CRC-32)
(CRC
32)
Bytes
Trama de testigo
1
1
1
Delim. Control de Delim.
acceso
Inicio
Final
Bytes
Delim. Inicio:
JK0JK000
Delim. Final:
JK1JK1IE
Control de acceso:
PPP T M RRR
Control de trama:
FF ZZZZZ
Estado de trama:
AC--AC--
J, K: Códigos de línea diferentes a los del 0 y al 1.
I:
Vale 0 en la última trama de datos de una secuencia de tramas.
E:
Se inicia a 0 en el origen y se pone a 1 en un DTE que detecta
errores en la trama
trama.
PPP: Prioridad actual del anillo.
RRR: Última prioridad reservada.
T:
1 en las tramas de testigo y 0 en las de datos.
M:
Usado por la estación monitora de la red.
F:
Tipo de trama (datos, control MAC).
Z:
Función de una trama de control MAC.
A:
Confirmación Se ponen a 0 en el origen
Confirmación.
origen, y a 1 en el destino si
ha recibido la trama.
C:
Copia. Se ponen a 0 en el origen, y a 1 en el destino si ha
copiado los datos.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

44
IEEE 802.5. MAC: Estación monitora.


Un DTE del anillo se designa como estación monitora
monitora.
Funciones:


Eliminar las tramas de datos “perdidas” para que no circulen indefinidamente.
 Se usa el bit M del Control de Acceso para eliminar las tramas que pasan
por segunda vez por la estación monitora
monitora.
“Alargar el anillo” para poder mantener en circulación continua una trama de
testigo.
testigo
 Se utiliza la cola FIFO de bits del interfaz de red para generar un retardo
artificial.
 Por ejemplo, una red de 16Mbps requiere 450m de medio para que un
testigo circule de forma continua (suponiendo Vp=300.000Kmps).
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

45
IEEE 802.5. MAC: Transmisión.
E
Esperar
a recibir
ibi testigo.
t ti
SI
¿ y datos a
¿Hay
transmitir?
NO
Retransmitir el testigo
testigo.
Obtener datos y prioridad de
los datos.
datos Conformar la trama.
trama
SI
¿Prioridad del testigo ≤
o d d de los
os ddatos?
os
Prioridad
NO
SI
Completar la transmisión
de la trama.
¿Se acabó el tiempo máximo de
posesión del testigo (10ms)?
NO
Bits Reserva = Prioridad
de los datos.
Sacar la trama recibida tras circular por el anillo.
Pasar valor de bits A y C de la trama recibida al
nivel superior.
NO
¿Bits Reserva <
Prioridad de los datos?
SI
Retransmitir el testigo con
nueva prioridad
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

46
IEEE 802.5. MAC: Recepción.
Esperar a recibir una trama.
NO
SI
S
¿Es una trama de testigo?
Rutina de
transmisión
Almacenar el contenido de
la trama recibida.
¿¿Es una trama enviada
antes por este DTE?
SI
R tit i ell testigo.
Restituir
t ti
NO
¿Es una trama para este
DTE?
SI
Pasar la trama al nivel
superior.
II. Redes de Área local (LANs)
Reenviar la trama estableciendo
los bits A y C.
NO
Reenviar y desechar la
trama almacenada.
II-6. Normas clásicas

47
IEEE 802.5. Gestión MAC.




El MAC de los equipos
eq ipos de una
na LAN 802
802.55 debe realizar
reali ar operaciones
de mantenimiento de la red, además del enviar los datos del nivel
superior.
superior
Para el mantenimiento de la red se definen tramas de control MAC,
que viajan
i j como ttramas dde ddatos
t pero sin
i iinformación
f
ió dde niveles
i l
superiores.
L tramas MAC no están
Las
á sujetas
j
all paso dde testigo.
i
Algunas operaciones de mantenimiento:


Incorporar nuevos equipos al anillo.
Establecer la estación monitora.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas

IEEE 802.5. Gestión MAC.

Incorporar nuevos
n e os eq
equipos
ipos al anillo
anillo.






Un DTE nuevo envía una trama DAT (Duplicate Address Test) con los bit A
a 00.
Otras estaciones activas comparan dirección origen de la trama DAT con las
suyas.
y Si hayy coincidencia,, se ppone bit A a 1.
Si el nuevo DTE recibe la trama DAT con A a 1, envía un error al nivel
superior: dirección MAC duplicada.
Si el nuevo DTE recibe la trama DAT con A a 0, envía trama SMP (Standby
Monitor Present) con bits A y C a 0.
El sucesor ddell nuevo DTE recibe
ib lla ttrama SMP
SMP, apunta
t lla di
dirección
ió origen,
i
y
cambia bits A y C a 1.
Cuando el nuevo equipo recibe su SMP
SMP, empieza a esperar el testigo
testigo.
II. Redes de Área local (LANs)
48
II-6. Normas clásicas

49
IEEE 802.5. Gestión MAC.

Establecer la estación monitora
monitora.







La estación monitora envía una trama AMP (Active Monitor Present) cada
cierto tiempo para avisar de que está activa.
Si un DTE no recibe tramas AMP durante un tiempo, trata de ser monitor.
Envía trama CT (Claim Token), y espera su vuelta.
Un DTE en espera de ser monitor que recibe una trama CT con dirección
origen mayor a la suya desiste de ser monitor.
Un DTE en espera
p de ser monitor qque recibe una trama CT con dirección
origen menor a la suya, reenvía CT con su dirección.
Un DTE en espera de ser monitor que recibe una trama CT con su dirección
origen se establece como monitor
monitor, y envía una trama PRG (Purga).
(Purga)
Cada DTE que recibe la trama PGR deja de enviar, y reenvía la trama PRG.
Cuando el nuevo monitor recibe la trama PRG, genera un testigo, y empieza a
enviar tramas AMP.
II. Redes de Área local (LANs)
Sistemas de Transporte de Datos (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque II. Redes de Área local (LANs)
Francisco Andrés Candelas Herías (fcandela@dfists
([email protected])
ua es)
Santiago Puente Méndez ([email protected])
Curso 2009
2009-10
10
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6
6.
7.
8.
9.
Características de las Redes Locales.
Normas clásicas.
Redes Ethernet Conmutadas.
R d inalámbricas
Redes
i lá b i
(WLAN
(WLANs).)
Interconexión de LANs
II. Redes de Área local (LANs)
2
II-6. Normas clásicas: FDDI

3
Características generales.






Interfaz de Datos Distribuido ppor Fibra óptica.
p
Medio físico de fibra óptica multimodo o par trenzado UTP.
Topología
p g en anillo ((doble anillo).
)
Control de acceso por paso de testigo (anillo rápido).
Vt de 100Mbps, hasta 500 estaciones, 2Km entre cada par de
estaciones consecutivas.
Soporta
p
dos tipos
p de tráfico:



Datos asíncronos (datos normales).
Datos síncronos (señales digitalizadas).
Se usa como red troncal para interconexión de otras redes.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

4
Nivel físico: Topología de doble anillo.
Corte en
el anillo
Retransmisión por
anillo secundario
DTE 4
DTE 1
DTE 1
DTE 3
DTE 2
DTE 4
Anillo
principal
DTE 3
DTE 2
Anillo
secundario

El principal fin del doble anillo es aumentar la fiabilidad ante
posibles fallos del medio físico.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

5
Nivel físico: Cableado del anillo.
DAS: Estaciones de conexión dual.
B
A
B
A
B
A
B
A
B
SAS: Estaciones de conexión
simple (conectadas solo al
anillo primario).
A
Tablero de
interconexión
A
B
A
B
A
B
A
Cable de
interconexión
B
A
B
Siguiente
edificio
B
A
Concentrador
B
A
DAS
insertado
B
A
DAS desviado
M
M
S
S
SAS
insertado
S:
SAS desviado
Armario de
cableado
Unidad de
acoplamiento
óptico (TCU)
Conector de la interfaz con el
medio de una conexión
simple.
A, B: Conectores de la interfaz con
el medio de una conexión al
anillo doble.
M:
Conector de salida del
concentrador.
Cableado del anillo principal
principal.
Cableado del anillo
secundario.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

6
Nivel físico: Tarjetas FDDI
DAS óptica
ó ti
SAS óptica
DAS RJ45
SAS RJ45
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

7
Nivel físico: interfaz con el medio físico.
De la unidad MAC
Codificador
4B5B
1 byte
A la unidad MAC
Reloj local de
125MHz
01011011
Decodificador
4B5B
2 grupos de 4 bits
0101 1011
Codificador
NRZI
Sincronizador de
reloj
Buffer de
latencia
2 símbolos de 5 pulsos (4B5B)
Transmisor
óptico
01011 10111
Receptor óptico
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
t
Unidad de
acoplamiento óptico
Interfaz
f de
nivel físico
Fibra saliente
Fibra entrante
Señal NRZI
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

8
Nivel físico: codificación 4B5B.



Cada ggrupo
p de 4 bits se envía como un símbolo con 5 ppulsos de dos
niveles.
La codificación se realiza según una tabla.
Hay más símbolos que valores de 4 bits:





Para cada 4 bits: 16 posibles valores.
Para cada símbolo: 32 posibles combinaciones.
De los 16 símbolos adicionales 5 se emplean para delimitadores y códigos
especiales.
especiales
Con más combinaciones de símbolos es más fácil la detección de
p
errores y la sincronización del receptor.
Se requiere una modulación de 125Mbaudios para una velocidad de
transmisión de 100Mbps.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

9
MAC: formato de las tramas.

Similar al de Token-Ring,
g, ppero sin campo
p de “Control de Acceso”
(no hay campos de prioridad ni de reserva).
Trama de datos
16 ó más
-
1
2
-
2ó6
C t l
Control
Di
Dir.
Delim.
li
Preámbulo D
Inicio de trama destino
2ó6
0 a 4500
4
2
-
3
-
Di
Dir.
origen
Datos
D
t (PDU d
de LLC)
(tamaño variable)
FCS
(CRC-32)
Delim.
Delim
Final
E t d
Estado
de trama
Símbolos
Bytes
T
Trama
de
d testigo
t ti
16 ó más
-
1
2
-
2
-
Delim. Control
P á b l Delim
Preámbulo
Inicio de trama
Símbolos
Bytes
Delim.
Delim
Final
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

10
MAC: paso de testigo en anillo rápido.



Caben muchos más bits en el anillo qque en una Token-Ring,
g, pporque
q
el anillo es más grande y la velocidad de transmisión más alta.
Se emplea una “liberación temprana del testigo” para aumentar la
utilización del medio físico.
Ejemplo: A quiere enviar una trama de datos a C
C, y B quiere enviar
otra trama de datos a D:
A
T
A
D
1) A espera hasta
recibir el testigo
B
C
II. Redes de Área local (LANs)
D
2) A transmite la trama
hacia C y anexa el
testigo al final
T
A-C
B
C
II-6. Normas clásicas: FDDI

11
MAC: paso de testigo en anillo rápido.
A
D
B
C
A
3) B repite trama de A a C,
añade trama hacia D y
anexa testigo
D
A-C
B-D
T
B
C
A
D
4) C Copia y repite trama
de A a C
C, repite trama
de B a D y repite el
testigo
T B-D A-C
A-C B-D T
A
B
D
C
5) D repite trama de A a
C, copia y repite
trama de B a D y
repite testigo
T
B-D
B
C
6) A saca trama de A a
C del anillo y repite
trama de B a D y
t ti
testigo
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

12
MAC: paso de testigo en anillo rápido.
A
D
7) B saca trama de B a D del
anillo y repite
p testigo
g
B


T
C
En general, por el anillo circula un grupo de tramas de datos que
acaba con una trama de testigo
testigo.
Las tramas que recibe un equipo desde que envía una trama de
datos hasta que la recibe de nuevo se desechan para limpieza del
anillo.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

13
MAC: tiempo de posesión del testigo.

Se emplea
p la técnica “Rotación cronometrada del testigo”
g qque
garantiza un reparto equitativo del medio, con igual prioridad para
todos los equipos.



Se configura un valor fijo de “Tiempo de Rotación del Testigo Objetivo” (TTRT)
para toda la red.
En funcionamiento,
funcionamiento cada equipo n mide el “Tiempo
Tiempo de Rotación del Testigo
Testigo”
(TRTn) desde el último paso del testigo al actual.
Antes de transmitir, un equipo n calcula el “Tiempo de Retención del Testigo”
(THTn).
)
THTn > 0 
El equipo n puede transmitir
durante THTn.
THTn ≤ 0 
El equipo n no puede
transmitir esta vez.
THTn = TTRT - TRTn
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: FDDI

Datos síncronos.





14
Datos sensibles al retardo: señales digitalizadas.
g
No están sujetos al a la rotación cronometrada de testigo.
Un equipo
q p qque qquiere transmitir datos síncronos ppuede solicitar una
reserva de ancho de banda constante.
Si la reserva se concede, a la estación se asigna un tiempo
adicional fijo para enviar datos síncronos.
FDDI IIII.


Medio físico mejor: más velocidad de transmisión.
Otros tipos de medio: cable de par trenzado.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

15
Características generales.


DQDB: Distributed Queue Dual Bus – Bus Doble de Colas
distribuidas.
Estándar para redes MAN:




Originalmente 44,736 Mbps (T3).
Admite SDH a 155,520 Mbps.
Di t i sobre
Distancias
b 160Km
160K para T3.
T3
Permite dos tipos de tráfico:


Servicio de datos: Queued Arbitrated Access Method
Method.
 Para el intercambio de datos entre equipos.
Servicio síncrono ppara señales digitales.
g
 Permite enviar bytes a una cadencia fija, en canales.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

16
Estructura.
Traf Síncrono
Traf.
Bus A
Head
end
Bus B

Datos sin conexión
Datos con conexión
Equipo

Servicios
al LLC
Equipo
MAC DQDB
Equipo
Head
end
Los buses son de fibra óptica o cable coaxial.
Los “Head end” son generadores de tramas vacías.
II. Redes de Área local (LANs)
Nivel Físico
RD
TD
Bus A
RD
TD
Bus B
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

17
MAC: Queued Arbitrated Access Method.




Sistema sin colisión: pparecido a la reserva ppero sin colisiones al
reservar.
El “Head end” de cada bus genera tramas de 53 bytes
continuamente y las envía por el bus unidereccional.
Cuando una estación envía datos, debe saber donde esta su
destino para usar el bus A o el bus B.
Antes de enviar los datos, una estación solicita la reserva de una
t
trama
de
d ddatos
t vacía.
í
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

18
MAC: Queued Arbitrated Access Method.


La reserva se ggestiona mediante una cola FIFO distribuida entre los
equipos de la red.
Si un equipo recibe tramas vacías las deja pasar a no ser que tenga
el turno de transmisión, en cuyo caso introduce sus datos en la
trama.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6
19
MAC: Formato de una trama de datos.



Tamaño fijo
j de 53 bytes.
y
Muy similar a una trama ATM.
53 bytes
Cabecera
Datos
44 bytes
Bit ocupado  a 1 cuando la trama tiene datos
Bit solicitud (REQ)  a 1 si la trama contiene solicitud de transmisión (reserva)
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6
20
MAC: ejemplo de funcionamiento (1).

Bus A
Head
end
A
B
C
D
E
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Bus B


Head
end
Estado inicial para una transmisión de datos por el bus A.
Cada equipo tiene dos contadores para la transmisión por el bus A:


RC (Request Counter): Contador de solicitudes de envío de otros equipos
equipos.
CD (Count Down): Número de tramas que deben pasar antes de que llegue el turno al
equipo (para controlar orden de transmisión).
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

21
MAC: ejemplo de funcionamiento (2).

El equipo D tiene datos para enviar por el bus A:



Emite una solicitud de envío (REQ) usando una trama vacía del bus B.
Copia RC (que vale 0) en CD.
Los equipos que ven la trama REQ aumentan su contador RC (equipos A
A, B y C)
C).
Bus A
Head
end
A
B
C
D
RC = 1
CD = 0
RC = 1
CD = 0
RC =1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Datos
E
RC = 0
CD = 0
Head
end
Bus B
REQ
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

22
MAC: ejemplo de funcionamiento (3).

Ahora B también tiene datos para enviar por el bus A:



Emite una solicitud de envío (REQ) usando una trama vacía del bus B.
Copia RC (que vale 1) en el CD.
Los equipos que ven la trama REQ aumenta su contador RC (A)
(A).
Bus A
Head
end
A
B
RC = 2
CD = 0
RC = 0
CD = 1
Bus B
REQ
II. Redes de Área local (LANs)
Datos
C
D
E
RC =1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Head
end
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

23
MAC: ejemplo de funcionamiento (4).

El “Head end” del bus A emite una trama:



A medida que la trama pasa por los equipos, estos decrementan su RC si es
mayor a 0.
B tiene datos,, ppero CD=1: Debe esperar
p
y decrementar CD.
D tiene datos y CD=0: procede a usar la trama vacía.
B A
Bus
D t
Datos
Head
end
A
B
C
D
E
RC = 1
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC =0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Head
end
Bus B
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

24
MAC: ejemplo de funcionamiento (5).

El “Head end” del bus A emite otra trama vacía:


A medida que la trama pasa por los equipos, estos decrementan su RC si es
mayor a 0.
Ahora B es qquien tiene datos y CD=0: usa la trama vacía.
B A
Bus
D t
Datos
Head
end
A
B
C
D
E
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC =0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
RC = 0
CD = 0
Bus B
II. Redes de Área local (LANs)
Head
end
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

25
MAC: ejemplo de funcionamiento (6).



Tras estos ppasos se vuelve al estado inicial.
Para utilizar el bus B para datos hay otros contadores CD y RC, que
funcionan igual, usando REQ en el bus A.
Los “Head end” de ambos buses emiten continuamente tramas
vacías.
II. Redes de Área local (LANs)
II-6. Normas clásicas: DQDB – IEEE 802.6

26
Modo síncrono:


Cada 125μs
μ se envía un ggrupo
p de N tramas de 53 bytes.
y
En este modo, a cada trama se la denomina también “slot”.
125 μs
F
Slot 0
Slot 1
Slot N
Trama
Trama
Trama
53 bytes
Cabecera
F
Delimitador
Datos
44 bytes


Un equipo
q p ppuede reservar el uso de un slot de forma continua.
Por cada byte de un “slot” se tiene 8bits/125μs = 64Kbps, es decir;
un canal de voz para datos síncronos.
II. Redes de Área local (LANs)
Sistemas
Si
t
dde T
Transporte
t dde D
Datos
t (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque II. Redes de Área local (LANs)
Francisco Andrés Candelas Herías ([email protected])
S ti
Santiago
Puente
P t Méndez
Mé d (([email protected])
t @dfi t
)
Curso 2009
2009-10
10
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6.
7.
8.
9.
Características de las Redes Locales.
N
Normas
clásicas.
lá i
Redes Ethernet Conmutadas.
Redes inalámbricas (WLANs).
I t
Interconexión
ió dde LAN
LANs.
II. Redes de Área Local (LANs)
2
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

Para aumentar el rendimiento de una LAN IEEE 802.3
(Ethernet) clásica hay dos opciones:


Mejorar el nivel físico: Hubs de 100Mbps y mejor cableado (UTP 5,
UTP 6).
6)
Usar conmutadores: medios dedicados no compartidos.


3
Buena relación rendimiento/precio.
Se han desarrollado varias mejoras:

Fast Ethernet (100Mbps). Surgieron dos alternativas:



100VG-Any LAN. Nuevo MAC.
IEEE 802.3u o 100baseX (100baseF, 100baseT, 100baseT4). MAC 802.3.
Gigabit Ethernet (1Gbps o más). MAC 802.3.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

4
Medio compartido – medio conmutado:
HUB
BUS
LAN IEEE 802.3
802 3
clásica
Medio compartido de 10
Mbps
MAC
CSMA/CD
MAC CSMA/CD
MAC
CSMA/CD
LAN Ethernet
conmutada
Conmutador
(Switch)
MAC CSMA/CD
Cables de pares
t
trenzados
d (TD y RD)
BUS
Enlaces
simultáneos
MAC CSMA/CD
II. Redes de Área Local (LANs)
Puertos individuales de 10 o
100 Mbps cada uno
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

5
Esquema de un conmutador

Procesador
Malla
M
ll dde
conmutación

Colas de entrada y
salida

Puerto


Puerto
Puerto
Procesador:
P
d establece
t bl
enlaces
l
en lla
malla según direcciones MAC destino
de las tramas.
Buffer de entrada: para guardar
tramas dirigidas a puertos ocupados o
cuando no hay enlaces disponibles
disponibles.
Buffer de salida: para guardar
tramas que van a un equipo lento o a
un medio compartido
Dependiendo de la complejidad de la malla
malla, se podrá establecer más
conexiones simultáneas entre puertos.
Cuando el conmutador no pueda establecer una conexión entre puertos
(buffer lleno, malla saturada), generará una colisión al origen.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

6
Tipos de conmutadores / modos de reenvío:

Pass Thro
Through
gh o C
Cutt thro
through.
gh






No hay buffers para las tramas, y el retardo en el reenvío (latencia) es mínimo:
7µs para 100Mbps.
100Mbps
El conmutador solamente espera a tener las direcciones MAC e
inmediatamente reenvía la trama al destino.
Si la malla no tiene enlaces disponibles o el destino está ocupado,
directamente se indica que hay una colisión al equipo origen.
Si en la red de un puerto de entrada hay colisiones, el conmutador puede
retransmitir un fragmento de una colisión que no es una trama válida.
F i
Funciona
bi
bien cuando
d cada
d puerto
t conecta
t con un solo
l equipo,
i ttodos
d llos
equipos trabajan a igual velocidad, y hay poco tráfico.
Necesario con aplicaciones que requieran conexiones con muy baja latencia
(redes multimedia). Por ejemplo, ATM bajo IP.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

7
Tipos de conmutadores / modos de reenvío:

Store & for
forward.
ard








Se usan buffers para guardar y procesar las tramas.
L ttramas pueden
Las
d esperar hhasta
t que lla malla
ll titiene enlaces
l
di
disponibles
ibl y ell
destino está libre.
El conmutador puede comprobar si las tramas son válidas.
válidas
La latencia es alta y depende del tamaño de las tramas.
Necesario si el equipo o la red de un puerto de entrada trabaja a una
velocidad diferente que el equipo o la red de un puerto de salida.
Los primeros conmutadores producían latencias altas para los protocolos de la
LAN, que trabajan con timeouts pequeños.
Los conmutadores modernos tienen procesadores y memorias muy rápidas en
relación
l ió a lla Vt dde llas redes,
d y llas llatencias
t i son aceptables.
t bl
El más usado actualmente con Ethernet.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

8
Tipos de conmutadores / modos de reenvío :

Fragment free
free:






Término intermedio entre el “store & fordward” y el “cut through”.
El conmutador
t d espera a ttener llos primeros
i
64 bbytes
t útil
útiles dde lla ttrama, y sii ttras
recibir ese trozo no detecta problemas, comienza el reenvío.
Se evita la retransmisión de fragmentos de colisiones
colisiones.
Ofrece una latencia media menor a 60µs.
Funciona bien aunque haya muchos equipos conectados a un mismo puerto y
existan colisiones.
Pero a igual que “cut through” no permite conectar equipos de diferente
velocidad.
64 bytes mínimo
Trama IEEE 802.3:
Preámbulo
SFD
D. Destino
D. Origen
Longitud
6 bytes
6 bytes
2 bytes
II. Redes de Área Local (LANs)
Datos (PDU del LLC)
46 a 1500 bytes
Relleno
FCS
4 bytes
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

9
Tipos de conmutadores / modos de reenvío :

Reen ío adaptativo
Reenvío
adaptati o




El conmutador lleva la cuenta de errores de CRC y de colisiones detectadas
en cada puerto
puerto.
Aunque el conmutador esté en los modos “Cut through” o “Fragment free”,
realiza el cálculo de CRC sobre la marcha.
El conmutador puede cambiar de modo de reenvío de cada puerto en función
de los contadores del mismo.
Al comunicar dos puertos con diferente modo de reenvío, se coge el modo
más seguro.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

10
IEEE 802.3u - 100baseX


Los DTEs emplean el MAC IEEE 802.3
802 3 clásico (CSMA/CD)
(CSMA/CD).
El nivel físico original (10baseT: 10Mbps para 100m) se sustituye con
nuevas alternativas
lt
ti
dde 100Mb
100Mbps:



Nivel físico FDDI.
Ni l fífísico
Nivel
i 100b
100baseT4:
T4 Compatible
C
ibl con UTP-3
UTP 3 (4 pares trenzados).
d )
Nivel físico FDDI:





Duplex (100Mbps+100Mbps), y dos señales: TD y RD.
Cable 100baseFX (F.O., 100m monomodo) y 4B5B + NRZI.
Cable 100baseTX (UTP-5, 100m) y 4B5B + MLT-3 (2 pares trenzados).
El MAC 802.3 es semi-duplex: si se quiere enviar mientras se está recibiendo
(o al revés) se genera una colisión.
Se admite el modo duplex en conexiones DTE-conmutador.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

11
IEEE 802.3u - 100baseX

Nivel físico 100baseT4:



100Mbps sobre UTP-3 (100m).
S emplea
Se
l cuatro
t pares dde hil
hilos ttrenzados.
d
Semi-duplex para 100Mbps.
Par 1 (TX-D1)
Detección de portadora/
Detección de colisiones
Par 2 (RX-D2)
(RX D2)
Detección de portadora/
Detección de colisiones
Par 3 (BI-D3)
DTE
Par 4 (BI-D4)
Envío del DTE al conmutador
Conmutador
Envío del conmutador al DTE
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

12
IEEE 802.3u - 100baseX

Ni el físico 100baseT4:
Nivel
100baseT4


A
Se emplea la codificación 8B6T.
L señal
La
ñ l original
i i l dde 100Mb
100Mbps se ddescompone en 3 señales
ñ l dde 25Mb
25Mbaudios
di
(33,3Mbps) que se envían a la vez:
8bits
100Mbps
8B6T
A
B
B
1/3
6 pulsos
75MBaud
P2
2 pulsos
25MBaud
P2
P3
2 pulsos
25MBaud
II. Redes de Área Local (LANs)
P3
P4
2 pulsos
25MBaud
P4
t
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

13
IEEE 802.3u - 100baseX

Nivel físico 100baseTX:



100Mbps sobre UTP-5 (100m).
S emplea
Se
l dos
d pares dde hil
hilos ttrenzados.
d
Duplex para 100Mbps.
Par 1 (TD)
Par 2 (RD)
DTE
Conmutador
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

14
IEEE 802.3u - 100baseX

Ni el físico 100baseTX:
Nivel
100baseTX


A
4B5B + MLT-3 (Multi-Level Transmit, 3 niveles).
MLT 3 titiene una relación
MLT-3
l ió 1bit/1b
1bit/1baudio
di efectiva,
f ti pero para completar
l t un ciclo
i l
de la señal se requiere una media de 4 bits físicos: reduce la frecuencia por 4.
2 símbolos de 4bits
100Mbps
4B5B
B
2 símbolos de 5 bits físicos
125Mb di
125Mbaudios
MLT-3
C
2 símbolos
125Mbaudios a 31,5MHz
II. Redes de Área Local (LANs)
A
B
C
t
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

15
IEEE 802.3u - 100baseX

Ejemplos de tarjetas.
tarjetas
10baseT
10base200
100baseTX
100baseFX
100baseTX
100baseT4
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

16
Gigabit Ethernet (GigE)





Vt = 1Gbps = 1.000Mbps.
1 000Mbps
Principalmente MAC 802.3 (CSMA/CD), con pequeñas
adaptaciones.
d t i
Surgió como tecnología para interconectar conmutadores,
encaminadores y redes (backbone).
Hoy en día se usa también para conectar equipos de usuario, con
conmutadores.
Hayy estándares ppara 10Gbps
p y se está investigando
g
en velocidades
más altas.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

17
Gigabit Ethernet (GigE)

Hay dos opciones para adaptar CSMA/CD semi
Ha
semi-duplex
d ple a los
tiempos de propagación del medio físico de 1Gbps:


Carrier
C
i extension:
t i símbolos
í b l adicionales
di i l all fifinall dde llas ttramas MAC para
hacerlas suficientemente largas (mínimo de 512 bytes).
Frame bursting: un equipo puede enviar varias tramas de datos consecutivas
al acceder al medio, dentro del periodo correspondiente a un tamaño dado
(8192 bytes máximo). Cada trama mantiene un mínimo de 512 bytes con
carrier extension. Esta es la mejor opción.
64 bytes
y mínimo
Preámbulo
SFD
D. Destino
D. Origen
Longitud
7 bytes
1 byte
6 bytes
6 bytes
2 bytes
Datos (PDU del LLC)
46 a 1500 bytes
FCS
4 bytes
Extensión
0 a 448 bytes
512 bytes
y mínimo
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

18
Gigabit Ethernet (GigE)

También hay
ha una
na definición de MAC en modo dduplex:
ple




Para conexiones punto-punto entre dos equipos (conmutadores, routers o
servidores).
servidores)
No hay colisiones y no usa CSMA/CD.
Se define un nuevo control de flujo en 802
802.3x,
3x basado en tramas de pausa
(pause frame).
Cuando un equipo
q p está saturado le envía una trama de ppausa al otro,
indicando el tiempo que debe esperar. Se puede especificar un valor de
tiempo 0 para reanudar la transmisión.
S id
Servidor
Conmutador
II. Redes de Área Local (LANs)
802.3x
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

19
Gigabit Ethernet


Se definen nnuevos
e os medios físicos para lograr 1Gbps.
1Gbps
Medios físicos IEEE 802.3z (1998), codificación 8B10B:



1000base-SX. Distancias de hasta 550m con F.O. multimodo, y con
transmisiones dúplex.
1000base LX Distancias de hasta 5Km con FF.O.
1000base-LX.
O monomodo
monomodo, y con
transmisiones dúplex. También incluye a la anterior.
1000base-CX
1000base
CX. Distancias de hasta 25m sobre cable de pares trenzados y
señales balanceadas (STP). Hoy casi no se usa.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

Gigabit Ethernet

Medio físico IEEE 802
802.3ab
3ab (1999) para cable de cobre
cobre:

1000base-T. Distancias de hasta 100m sobre cable UTP de categoría 5 o 6.
II. Redes de Área Local (LANs)
20
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

21
Gigabit Ethernet

Ejemplo red troncal de la U
Ejemplo:
U.A.
A
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

22
Gigabit Ethernet

Ejemplo red troncal de la U
Ejemplo:
U.A.
A
70
130
160
150
200
250
150
220
280
270
280
320
500
150
GigE
g
250
130
140
190
140
190
200
300
Nodos primarios
300
520
390
200
Nodos
secundarios
260
160
250
300
Nodos terciarios
250
Fast Ethernet
Usuarios
II. Redes de Área Local (LANs)
280
LAN privada
390
280
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

23
10 Gigabit Ethernet (XGbE ó 10GbE)





Velocidad: 10Gbps = 10.000Mbps.
Velocidad
10 000Mbps
Nuevos medios físicos dentro de la norma IEEE 802.3ae (2005).
MAC 802.3 (CSMA/CD) para los equipos.
Aunque
q define medios físicos ppara cable de cobre, se basa
principalmente en cableado de fibra óptica semi-duplex entre pares
de estaciones.
Aplicación principal: interconexión de routers y conmutadores
((enlaces backbone).
)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

24
10 Gigabit Ethernet

Medios físicos (I)
(I):




10Gbase-SR (Short Range). Distancias cortas (26-82m) sobre FO multimodo.
Admite distancias de 300m sobre FF.O.
O nonomodo (850nm)
(850nm).
10Gbase-LR (Long Range). Hasta 10Km sobre F.O. monomodo (1310nm).
10Gbase-ER (Extended Range)
Range). Hasta 40Km sobre F
F.O.
O monomodo
(1550nm). Hay variantes para 80Km.
10Gbase-CX4. Distancias muyy cortas ((15m)) sobre cable de cobre y
conectores InfiniBand. Codificación 8B10B. La opción más económica.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-7. Redes Ethernet Conmutadas

25
10 Gigabit Ethernet

Medios físicos (II):
(II)



10Gbase-LX4. Distancias medias (240-300m) sobre F.O. multimodo usando
multiplexión por división de longitud de onda (WDM)
(WDM).
10Gbase-SW, 10Gbase-LW, 10Gbase-EW. Son variantes de las opciones
SR,, LR y ER compatibles
p
con WAN: usan entramado STM-64 ((4 x STM-16)) de
SDH/SONET.
Ultimas propuestas:


10Gbase-LRM (IEEE P802.3aq). Soportará distancias de hasta 220m sobre
cable F.O. multimodo de FDDI.
10Gbase-T. Uso de cable UTP/STP de categoría 6. Además considera una
red conmutada con transmisiones duplex entre los equipos y los
conmutadores.
t d
II. Redes de Área Local (LANs)
Sistemas
Si
t
dde T
Transporte
t dde D
Datos
t (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque II. Redes de Área local (LANs)
Francisco Andrés Candelas Herías ([email protected])
S ti
Santiago
Puente
P t Méndez
Mé d (([email protected])
t @dfi t
)
Curso 2009
2009-10
10
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6.
7.
8.
9.
Características de las Redes Locales.
N
Normas
clásicas.
lá i
Redes Ethernet Conmutadas.
Redes inalámbricas (WLANs).
I t
Interconexión
ió dde LAN
LANs.
II. Redes de Área Local (LANs)
2
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

3
Introducción




Inalámbrico: Como medio de transmisión se usan
Inalámbrico
san ondas de radio o
de luz.
H t hace
Hasta
h
poco era una tecnología
t
l í cara, con muy poca seguridad
id d
y que ofrecía velocidades bajas.
Los anteriores problemas se superaron a finales de los 90.
Las normas más utilizadas son:



IEEE 802.11 + Wi-Fi. Definen una LAN inalámbrica (WLAN) al mismo nivel
que otras LAN cableadas como IEEE 802.3 (Ethernet).
Bluetooth. Orientada a conexión de periféricos a un computador, o dispositivos
móviles muy cercanos.
Otras opciones
Ot
i
recientes:
i t WiMax
WiM (IEEE 802.16)
802 16) para MAN
inalámbricas, y UWB (IEEE 802.15.4a) para velocidades altas .
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

Ámbitos de aplicación:






Superficies
S
perficies sin cableado de datos donde urge
rge una
na red
red.
Edificios históricos, donde no se puede realizar obras.
Ubicaciones temporales, como exposiciones o congresos.
Áreas dónde los usuarios necesitan equipos
q p móviles, como en
tiendas o almacenes.
Redes de datos al aire libre.
A tener en cuenta:


LLas WLAN
WLANs son un complemento
l
t a llas LAN cableadas.
bl d
Las LANs cableadas siguen siendo más rápidas, seguras y ofrecen
mejor rendimiento. Y son más baratas si ya está instalado el cable.
II. Redes de Área Local (LANs)
4
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

5
Principales problemas a resolver:


Los medios físicos (radio o lluz)) son m
muy rruidosos
idosos y poco fiables
fiables, y
tienen un ancho de banda muy limitado.
L espectros
Los
t dde ffrecuencia
i dde lib
libre lilicencia
i utilizados
tili d son
compartidos con otros muchos aparatos y redes:




Microondas, WiFi ó Bluetooth, ZeeBee, teléfonos
f
DECT,
C video-vigilancia por
radio, mandos a distancia por radio…
Los espectros de frecuencia libres de licencia dependen de los
gobiernos y países.
L potencia
La
t i dde ttransmisión
i ió suele
l ser bbaja,
j y lla propagación
ió dde lla
señal depende de muchos parámetros.
Para velocidades altas, las distancias alcanzadas son pequeñas si
no se usan repetidores.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

Principales problemas a resolver:



Las WLAN son usadas
sadas por m
muchos
chos dispositi
dispositivos
os mó
móviles,
iles qquee
requieren de mecanismos de ahorro de energía, y que no permiten
emitir a grandes distancias.
distancias
Resulta fácil la captación de las señales por terceros, y para
garantizar
ti una privacidad
i id d se requieren
i
protocolos
t l dde seguridad
id d que
autentifiquen al usuario y cifren los datos.
L protocolos
Los
l dde seguridad
id d que garantizan
i
lla privacidad
i id d
disminuyen el rendimiento de la red que perciben las aplicaciones.
II. Redes de Área Local (LANs)
6
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

7
Medios físicos utilizados:

Bandas de radio ISM o ICM (uso
( so Industrial,
Ind strial Científico y Médico)





Banda de 2,4GHz. En España: 2.400 a 2.500MHz (B=100MHz).
B d de
Banda
d 5GHz.
5GH En
E España:
E ñ 5.150
5 150 a 5.250MHz
5 250MH (B=100MHz)
(B 100MH ) para WLAN en
lugares cerrados. 5.250 a 5.350MHz y 5.470 a 5.725MHZ (B=355MHz) para
lugares
g
abiertos o cerrados (según
( g recomendación de la ITU).
)
Banda de 24GHz. En España*: 24 a 24,25GHz (B=250MHz).
Banda de 61GHz. En España*:
p
61 a 61,5GHz ((B=500MHz).
)
Luz infrarroja



λ=850-900nm.
λ
850 900nm.
Se usa poco: para conexión de periféricos cercanos a un computador.
Hasta 4Mbps
p ((distancia de menos de 1m).
)
(*) Notas de Utilización Nacional del Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF).
BOE número 70 del 22-3-2002, página 11812.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

802.11 - Normativa.

IEEE 802.11-legacy
802 11-legacy (1997)
(1997). Define los aspectos básicos:




Arquitectura y topología.
Nivel
e físico:
s co O
Originalmente
g a e te había
ab a ttres
es opc
opciones:
o es
 FHSS: 1 o 2Mbps sobre banda de 2.4GHz (100m).
 DSSS: 1 o 2Mbps sobre banda de 2.4GHz (100m).
 DFIR: 1 o 2Mbps sobre luz infrarroja.
Nivel de enlace - MAC:
 Tramas
T
y direccionamiento.
di
i
i t
 Control de acceso al medio (DCF-CSMA/CA y PCF).
Otros:
 Seguridad (WEP – Wired Equivalent Privacy)
 Asociación y desasociación entre estaciones y AP.
 Autenticación de usuarios a nivel MAC.
 Control y ahorro de energía, roadming entre BSS…
II. Redes de Área Local (LANs)
8
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

9
802.11 - Normativa.






IEEE 802.11a
802 11a (1999)
(1999). Ni
Nivel
el físico mejorado
mejorado: 66-55Mbps
55Mbps en la banda
de 5GHz (50m).
IEEE 802.11b
802 11b (1999)
(1999). Ni
Nivell fífísico
i mejorado:
j d 11-11Mbps
11Mb en lla bbanda
d
de 2,4GHz (100m).
IEEE 802.11c. Funciones de puente para APs (puntos de acceso).
IEEE 802.11d. Nivel físico para zonas que no disponen de la banda
de libre uso de 2.4GHz.
IEEE 802.11e. Control de calidad de servicio en la red inalámbrica.
Mejor control de acceso al medio. Gestión de bloques de tramas.
IEEE 802.11f. Gestión de roadming entre distintos BSS.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

10
802.11 - Normativa.





IEEE 802.11g
802 11g (2003)
(2003). Ni
Nivel
el físico mejorado
mejorado: 24
24-54Mbps
54Mbps (50m) sobre
banda de 2,4GHz.
IEEE 802.11h
802 11h (2004)
(2004). D
Define
fi un mejor
j uso dde lla bbanda
d dde 5GH
5GHz
para la 802.11a.
IEEE 802.11i (2004). WPA2 (Wi-Fi Protected Access). Mejor
seguridad que la técnica WEP original.
IEEE 802.11n. De 54Mbps a 600Mbps (50m) en bandas de 2,4 y
5GHz. Aprobado en septiembre de 2009.
IEEE 802.11r. Roadming rápido entre diferentes BSS. Borrador en
últimos pasos.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

11
802.11 - Normativa.


Wi-Fi
Wi
Fi Alliance
Alliance: organi
organización
ación sin ánimo de llucro
cro creada en 1999
1999,
formada por fabricantes y compañías del sector de las telecomunicaciones que adopta
comunicaciones,
adopta, prueba y certifica que los equipos
cumplen los estándares IEEE 802.11.
WiFi (Wi
(Wireless
l
Fid
Fidelity)
lit ) es una marca de
d la
l Wi
Wi-Fi
Fi Alli
Alliance
(http://www.wi-fi.org)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

12
802.11 - Arquitectura.
Portal
A: Adaptador inalámbrico
BSS (SS): Basic Sevice Set.
AP: Access Point.
DS: Distribution System.
System
ESS: Extended Service Set.
Hub / Switch
Acceso a
Internet
AP
AP
DS
BSS
A
A
SSID2
A
SSID1
BSS
A
A
A
ESSID
ESS
II. Redes de Área Local (LANs)
SSID: Identificador
SSID
Id tifi d BSS.
BSS
ESSID: Identificador ESS.
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

13
802.11 - Arquitectura.





Adaptador inalámbrico
inalámbrico: funciones
f nciones de ni
nivel
el físico y MAC qquee
permiten acceder a la red inalámbrica.
B i S
Basic
Service
i S
Set:t conjunto
j t dde equipos
i
que comparten
t un medio
di
inalámbrico. Se puede tener un BSS independiente (red “ad hoc”).
Access Point: conecta un BSS a otros BSS o redes cableadas a
través de un DS (red de infraestructura).
Distribution System: red cableada (lo habitual) o inalámbrica para
crear el ESS.
Extended Service Set: uno o más BSS conectados entre sí y a otras
redes. Se tiene lo que se llama una red de infraestructura.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

14
802.11 - Roadming.






Si los APs lo permiten (802.11f)
(802 11f) es posible el roadming de equipos
eq ipos
entre BSS.
Si se usa roadming,
d i llos dif
diferentes
t BSS deben
d b usar ell mismo
i
SSID.
SSID
Ese SSID común también identifica entonces al ESS.
En la práctica no tiene sentido un ESSID.
Si el DS es una WLAN,, también tendrá un SSID qque no debería ser
el mismo usado en los BSS.
Lo mejor es que el SSID del DS sea oculto: no se difunda en el BSS
y sólo lo conozcan los APs mediante configuración manual.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

15
802.11 - Arquitectura.

Red de infraestructura
infraestr ct ra simplificada con unn AP+ro
AP+router:
ter
Módem + AP +
Router + Switch
Acceso a
Internet
Ethernet
A
SSID
BSS
A
A
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

16
802.11 - Arquitectura.

Estr ct ra sin AP
Estructura
AP: red “ad
“ad-doc”.
doc”

Comunicación provisional de varios equipos en un BSS independiente.
BSS
A
SSID
A
A
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

17
802.11 - MAC: formato de trama.
Control de
trama
Duración o
ID
Dir.
1
Dir.
2
Dir.
3
Control de
secuencia
Dir.
4
PDU del LLC o
inform. de control
CRC
2 bytes
2 bytes
6 by.
6 by.
6 by.
2 bytes
6 by.
0 - 2313 bytes
4 by.
Versión
protocolo
Tipo de
trama
Subtipo de
trama
Hacia
DS
De DS
Más
Frag.
Reintentar
2 bits
2 bits
4 bits
1 bit
1 bit
1 bit
1 bit
Control de
potencia
t
i
Más datos en
AP
Se usa
WEP
Reservado
d
1 bit
1 bit
1 bit
1 bit
G tió A
Gestión:
Autentificación,
t tifi ió asociación
i ió y ddesasociación
i ió DTE
DTE-PA…
PA
Tipo de trama
Control: Control de flujo, ACKs…
Datos: PDU del LLC o datos de gestión.
gestión
Control de secuencia: Nº de fragmento (4 bits) + Nº de Datos ó ACK (12 bits)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

18
802.11 - MAC: direccionamiento.
E
E
1
2
AP
AP
E
4
AP
AP
BSS
WLAN
intermedia
BSS
E
3
DS
Hacia
DS
De DS
Dir. 1
Dir. 2
Dir. 3
Dir. 4
Significado
1
0
0
Destino
g
Origen
BSS-ID
*
Trama entre estaciones de un mismo BSS
2
0
1
Destino
AP origen
Origen
*
Trama que va del DS hacia un equipo de un BSS
3
1
0
AP destino
Origen
Destino
*
Trama que va desde un equipo de un BSS al DS
4
1
1
AP destino
AP Origen
Destino
Origen
Trama de
T
d un equipo
i de
d un BSS a otro equipo
i de
d otro
BSS pasando por una WLAN intermedia
* En estos casos no hace falta incluir el campo de dirección 4 en la trama
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

19
802.11 - MAC: modos de control de acceso al medio.

DCF (Distributed
(Distrib ted Coordination Function).
F nction)



Acceso por contienda basado en el algoritmo CSMA-CA (Carrier Sense
Multiple Access – Collision Avoidance)
Avoidance).
Funciona en redes de Infraestructura y en redes “Ad hoc”.
PCF (Point Coordination Function).
Function)



El AP del BSS controla los envíos de los equipos mediante sondeos a las
estaciones.
estaciones
No hay contienda, y se usa para tramas importantes o con requisitos
temporales.
Requiere un AP, y sólo funciona en redes de infraestructura.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

20
802.11 - MAC: modos de control de acceso al medio.
Servicio de acceso Servicio de acceso Servicios
sin contienda
con contienda
al LLC
PCF
DCF (CSMA-CA)
Nivel Físico
II. Redes de Área Local (LANs)
MAC
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

21
802.11 - MAC: funcionamiento CSMA – CA:
Tifs
Ocupado
1
Enviar
trama ¿El medio
esta libre?
Tr Tr Tr
1
SI
3
3
3
4
N=4 N=3 N=2 N=1
2
N=4
Calcula N
aleatorio
Tifs
Ocupado
5
Tr Enviar trama
t
6
7
N=1 N=0
NO
Espera
2
tiempo Tifs
5
Espera
tiempo Tifs
Espera
Tr
¿El medio
esta libre?
be
SI
¿El medio
4
esta libre?
NO
3
SI
NO
N=N-1
NO
¿N=0?
6
SI
Enviar
7
Tifs: Tiempo “Inter-Frame
Inter Frame space
space”, que
hay que esperar antes de enviar una
trama de datos. Las tramas de control
son más prioritarias y deben esperar
un tiempo menor.
Tr: Tiempo “de ranura”, que hay que
esperar entre cada comprobación del
medio.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

22
802.11 - MAC: funcionamiento CSMA – CA
11. Se quiere enviar una trama
trama, y hay que esperar a que el medio quede libre
libre.
2. El medio queda libre. Se determina N (p.e. 4) y hay que esperar Tifs.
3 El medio está libre
3.
libre, y se comprueba para N=4,
N=4 3,
3 2 y 1,
1 esperando Tr entre cada
comprobación.
4. Otro equipo
q p accede al medio antes y lo ocupa.
p Hayy qque esperar
p
a qque qquede
libre.
5. El medio queda libre, y hay que esperar Tifs.
6. Continuando con la cuenta anterior (N=1), N es mayor que 0 y toca esperar Tr.
7. Se detecta que el medio esta libre con N=0. Se puede enviar.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

23
802.11 - MAC: estación oculta con DCF:



En la siguiente
sig iente sit
situación,
ación los equipos
eq ipos A y C pueden
p eden encontrar el
medio libre a la vez, al no verse entre sí.
A y C pueden
d enviar
i a la
l vez, y se produce
d
colisión.
li ió
Se resuelve con las tramas de control RTS y CTS, que siguen el
CSMA/CA, pero con un tiempo menor al Tifs.
A
C
B
Cobertura de A
Cobertura de C
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

24
802.11 - MAC: estación oculta con DCF:






Antes de en
enviar
iar datos
datos, A y C
C, en
envían
ían tramas RTS (Req
(Request
est To
Send).
Si B recibe
ib una trama
t
RTS,
RTS contesta
t t con una CTS (Clear
(Cl To
T Send).
S d)
El equipo que ve una CTS dirigida a él (A o C) envía datos. El otro
debe esperar a que se acabe el ACK.
B contesta con una trama ACK a los datos.
Si los RTS se envían justo a la vez hay colisión, pero como son
tramas cortas es un pproblema menor.
Todas las tramas MAC indican su duración en un campo, por lo que
los equipos saben cuánto durará una transmisión en marcha.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

25
802.11 - MAC: funcionamiento PCF:





Se define unn tiempo entre el final de una
na transmisión y el inicio de
los intervalos Tr, menor que Tifs, pero mayor que el usado para
tramas de control
control.
Si en ese tiempo un AP envía una trama de Baliza se inicia al
modo
d PCF en la
l red.
d
El AP envía tramas de Sondeo con Datos o ACKs a los equipos, y
l equipos
los
i
responden
d con ACK
ACKs o Datos.
D
No hay colisiones ni se requieren tramas RTS ni CTS.
Se regresa a DCF cuando se acaba el tiempo para PCF o el AP
decide finalizar.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

26
802.11 - Nivel Físico: canales:





El ancho de banda total de los espectros de radio de 22,4GHz
4GH y de
5GHz se divide en canales de 20MHz de ancho de banda.
E 2,4GHz
En
2 4GH hay
h 14 canales
l (1
(1-14)
14) para llas versiones
i
b y g.
La disponibilidad de canales depende de la normativa local de
cada país o región. Hoy en día lo habitual es que los 14 canales
estén disponibles en 2,4GHz. En 5GHz depende del país.
El AP de un BSS se configura para utilizar el canal deseado en ese
BSS. También se debe configurar el canal en los equipos de una
red “ad hoc”.
Los DTEs del BSS modularán en el canal establecido.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

27
802.11 - Nivel Físico: canales:



Los canales se solapan
solapan, por lo qquee realmente se utiliza
tili a el canal
seleccionado y parte de los siguientes o anteriores.
S dispone
Se
di
dde hhasta
t ttres canales
l sin
i solape
l
en 22,4GHz.
4GH
Para evitar interferencias entre diferentes BSS adyacentes se
deben configurar canales sin solape.
2.400MHz
Banda 2,4GHz
1 (2.401-2.423MHz)
6 (2.426-2.448MHz)
2 (2.406-2.428MHz)
2.488MHz
11 (2.451-2.473MHz)
7 (2.431-2.453MHz)
3 (2.411-2.433MHz)
12 (2.456-2.478MHz)
8 (2.436-2.458MHz)
4 (2.416-2.438MHz)
13 (2.461-2.483MHz)
9 (2.441-2.463MHz)
5 (2.421-2.443MHz)
f
14 (2.466-2.488MHz)
10 (2.446-2.468MHz)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

802.11 - Nivel Físico: canales:

Para 802.11a,
802 11a en la banda de 5GH
5GHz ppuede
ede haber hasta 24
canales sin solape de 20GHz, aunque el numero de canales
disponibles depende de la normativa del país
país.
II. Redes de Área Local (LANs)
28
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

29
802.11 - Nivel Físico: canales:

Hay aplicaciones qquee permiten aaveriguar
Ha
erig ar las redes qquee tienen
cobertura en una zona, así como el canal que usan.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

802.11 - N. Físico: normativas.

802 11 FHSS
802.11-FHSS:



Frequency-Hopping Spread-Spectrum: Salto de Frecuencia con Espectro
Extendido.
Extendido
Espectro extendido: enviar una señal ocupando más ancho de banda del
original
g
necesario.
 Hace la transmisión más robusta a interferencias y a la atenuación de la
señal.
Salto de frecuencia: La señal se modula cambiando la frecuencia de la
portadora (79 posibles canales de 1Mbaud en 2,4GHz) cada cierto tiempo
(varias veces por segundo)
segundo).
 Se consigue que, si un rango de frecuencias ofrece mala calidad, solo
afecte a una parte pequeña de los datos enviados.
II. Redes de Área Local (LANs)
30
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

31
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11 FHSS
802.11-FHSS:



El emisor y el receptor deben conocer y emplear la misma secuencia de
saltos.
saltos
La señal se modula con FSK de 2 niveles (1Mbps) o de 4 niveles (2Mbps).
A la trama se le añade un preámbulo al comienzo con información de nivel
físico :
Sincronización
Delimitador
Longitud
Tipo de
CRC
PDU MAC modulación cabecera
Trama MAC
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

32
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11 DSSS
802.11-DSSS:





Direct-Sequence Spread-Spectrum: Secuencia directa con Espectro
Extendido.
Extendido
Secuencia directa: Modulación digital que asocia una secuencia de 11 pulsos
o “minibits” a cada bit ((secuencia Barker).
)
 Una señal de 1Mbps requiere 11Mbaudios.
 De esta forma se facilita la detección de errores.
Con DS se dispone de varios canales simultáneos para enviar (11 en EE.UU.,
9 en Europa), cada uno de 1 ó 2 Mbps.
La señal se modula con PSK-2 fases (1Mbps) o QPSK (2Mbps).
A la trama se le añade un preámbulo al comienzo:
Sincronización
II. Redes de Área Local (LANs)
Delimitador
Tipo de
servicio
Tipo de
PSK
Longitud
PDU MAC
CRC
cab.
Trama
MAC
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

33
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11a
802.11a:




Emplea OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing.
E l múltiples
Emplea
últi l frecuencias
f
i portadoras
t d
para modular
d l varios
i flujos
fl j dde ddatos
t
en paralelo con baja velocidad de modulación cada uno.
Las funciones de las señales portadoras son ortogonales (vectores
perpendiculares) entre sí.
Los espectros
p
de las pportadoras se ppueden solapar,
p aunque
q en los ppicos de
máxima potencia solo contribuye una portadora.
|A|
…
…
p0 p0 p0 p0 p0
f
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

802.11 - N. Físico: normativas.

802 11a
802.11a:




Con OFDM se consigue aprovechar al máximo el ancho de banda del medio
físico.
físico
Además, con OFDM se facilita la modulación y el filtrado por software
mediante DSPs y algoritmos
g
de FFT.
En 802.11a se emplean 52 portadoras (48 datos y 4 de control), con
modulaciones PSK, QPSK, QAM-16 o QAM-64, para modular flujos de datos
de 1-3Mbps en cada portadora.
OFDM también se usa en los accesos DSL, donde se conoce como DMT
(Discrete Multi
Multi-Tone
Tone modulation),
modulation) y en cable-módem.
cable módem
II. Redes de Área Local (LANs)
34
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

35
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11 DFIR
802.11-DFIR



802.11b:



Transmisión por luz en infrarrojos: 1 ó 2 Mbps.
PPM (M
(Modulación
d l ió por P
Posición
i ió dde P
Pulso).
l )
Transmisión en la banda de 2,4GHz,
G hasta 11Mbps.
DSSS, pero con modulaciones más complejas que la QPSK.
802 11
802.11g:



Transmisión en la banda de 2,4GHz, hasta 54Mbps.
Compatible con 802.11b, aunque el uso de nodos 802.11b reduce el
rendimiento de una red 802.11g.
OFDM y modulación similar a la 802
802.11a.
11a
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

36
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:



Estándar aprobado septiembre de 2009, para velocidades de 54 a 600Mbps.
P conseguiri velocidades
Para
l id d ttan altas
lt emplea
l varias
i té
técnicas:
i
 Usa bandas de 2,4GHz y 5GHz simultáneamente.
 Modulación OFDM con PSK,
PSK QPSQ,
QPSQ QAM
QAM-16
16 o QAM-64,
QAM 64 similar a la
usada en 802.11a y 802.11g.
 MIMO (Multiple-Input
(Multiple Input Multiple
Multiple-Output),
Output), Multipath signals, SDM (Spatial
Division Multiplexing).
 Channel Bonding (Canales vinculados).
 Frame aggregation (Agrupamiento de tramas).
 Envía información redundante por cada bit para poder corregir errores.
Puede operar sin interferir con redes 802.11a,b y g. Para ello define
mecanismos de MAC y nivel físico basados en tramas RTS/CTS.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

37
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:

MIMO: Se usan varios transmisores-receptores de radio en canales sin solape
para enviar señales OFDM en paralelo (“Smart
( Smart Antennas”)
Antennas ). Además:
 Se definen varias combinaciones posibles de M x N antenas para un
equipo
q p ((M de transmisión y N de recepción)
p
) de 1x1 a 4x4.
 Varios bits de una trama se envían en paralelo, modulando en varias
señales simultáneamente.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

38
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:

MIMO: Otras técnicas aplicadas:
 SDM:
SDM se puede
d enviar
i varios
i flujos
fl j dde ddatos
t en un mismo
i
canall ((mismo
i
ancho de banda), entre pares de emisor-receptor orientados directamente.
 Un receptor aprovecha las señales reflejadas (multipath) para recibir
información (en 802.11a/b/g se consideran interferencias).
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

39
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:

Frame aggregation:
 Por
P sii solas,
l llas mejoras
j
dde nivel
i l fífísico
i no iincrementan
t ell rendimiento
di i t ttodo
d
lo esperado debido a otros aspectos como:
 Grandes cabeceras de MAC y de nivel físico.
físico
 Tiempos de intertrama mínimos del CSMA-CA.
 Tramas de ACK.
 Se permite que equipo envíe bloques de datos agrupados (MSDU) y
tramas agrupadas (MPDU) tras conseguir acceso al medio.
 Además se definen ACKs para los bloques de tramas (BlockACKs), lo que
es una mejora de la 802.11e.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

40
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:


Frame aggregation: Formas de agrupar datos o tramas:
 MSDU aggregation:
ti agrupación
ió dde SDU
SDUs (bloques
(bl
de
d datos)
d t ) del
d l MAC.
MAC
 MPDU aggregation: agrupacíón de PDUs (tramas enteras) del MAC.
Se pude aplicar a la vez MSDU y MPDU
MPDU.
MSDU
II. Redes de Área Local (LANs)
MPDU
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

41
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n
802.11n:

Channel Bonding. Canales de 40MHz de ancho de banda en vez de 20MHz.
 Para
P ello
ll se agrupan pares dde canales
l dde 20MH
20MHz consecutivos
ti
y que no
se solapan.
 Tiene más sentido en la banda de 5GHz
5GHz, donde se definen hasta 24
canales no solapados de 20MHz si se dispone de toda la banda.
2.400MHz
Banda 2,4GHz
,
1 (2.401-2.423MHz)
6 (2.426-2.448MHz)
11+66 (2.406
(2.406-2.448MHz)
2.448MHz)

2.488MHz
Con DSSS o OFDM de 802.11 a/b/g
f
Con DSSS de 802
802.11n
11n y Channel Bonding
Para 600Mbps es necesario:
Banda 2,4GHz + Banda 5GHz + OFDM con QAM-64 + MIMO 4x4 + 2
canales SDM + Channel Bonding + Frame aggregation
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

42
802.11 - N. Físico: normativas.

802 11n Modulation
802.11n:
Mod lation Coding Schemes con velocidades
elocidades estándar
estándar:
•
•
•
•
•
Type: modulación.
C di rate:
Coding
t n/m
/ = n bit
bits dde ddatos
t se envían
í
como símbolos de m bits.
Spatial streams: canales MIMO y DSSS.
GI (800 ns): Guard Interval: Espacio entre
símbolos de OFDM para 802.11b y g.
Necesario para evitar que se solapen las
ondas de una señal que viajan por varios
caminos (multipath).
SGI (400 ns): Short GI: Espacio entre
símbolos de OFDM para 802.11n.
Además se definen otros MCS desde 32
hasta 77 que usan diferentes modulaciones
en los diferentes canales MIMO
Figura extraída del documento “802.11n Primer
Whitepaper” de AirMagnet © 2008
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

43
802.11 - N. Físico: alcance.

Potencia de emisión






Se trabaja con potencias en mW o en dBm (deciBelios metro):
 P(dBm)
P(dB ) = 10 · Log
L 10 P(mW)
P( W)
Potencia máxima de emisión en España:
 100mW o 20dBm para 2
2,4GHz.
4GHz
 1W o 30dB para 5GHz (en esta banda, las ondas penetran menos).
La potencia máxima incluye la potencia de salida del emisor de la tarjeta
tarjeta, la
ganancia de la antena y posibles pérdidas en cables y conectores.
Una tarjeta
j típica
p emite con ppotencias de 20 a 50mW.
Un cable típico de 50cm con conectores suele tener unas pérdidas menores a
0,3dBm.
Legalmente no se permiten antenas caseras de gran ganancia por que puede
superarse los niveles máximos de potencia.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

44
802.11 - N. Físico: alcance.

Potencia de emisión:

Se dispone de una tarjeta WiFi 802.11g que emite con 20mW y se empela un
cable con una atenuación de 0,3dBm.
0 3dBm ¿De qué ganancia máxima puede ser la
antena utilizada?
 En mW: Ptarjeta
j · Pantena / Pcable = 100mW
Pcable (mW) = 10^(0,3dBm/10) = 1,07mW
Pantena = 100mW · 1,07mW / 20mW = 5,35mW
 En dBm: Ptarjeja + Pantena – Pcable = 20dBm
Ptarjeta (dBm) = 10 · log10 20mW = 13dBm
Pantena = 20dBm – 13dBm + 0,3dBm= 7,3dBm
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

45
802.11 - N. Físico: alcance.

Distancia cubierta:



La distancia real depende de muchos parámetros: potencia de emisión,
interferencias paredes
interferencias,
paredes, mobiliario,
mobiliario técnica de modulación
modulación…
A medida que se aumenta la distancia entre equipos, la Vt máxima disminuye.
La distancia máxima depende de la norma:
 802.11 (2Mbps): 100m.
 802.11b (11Mbps): 100m (hasta 400m en espacios abiertos).
 802.11a (54Mbps): 50m.
 802.11g
g ((54Mbps).
p ) 50m. Para cubrir la misma área que
q la 802.11b
requiere 4 veces más de APs.
 802.11n: De 50 a 125m (usa varias antenas y canales simultáneos)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

46
802.11 - N. Físico: alcance.

Distancia cubierta:
Vt (Mbps)
54
48
802.11g
36
802 11a
802.11a
22
802.11b
11
5,5
2
1
802 11
802.11
0
II. Redes de Área Local (LANs)
30
60
90
Distancia (m)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

47
802.11 - Seguridad.



Con una WLAN no es necesario entrar al recinto donde está la red
para conectarse al medio físico.
E fácil
Es
fá il acceder
d a lla iinformación
f
ió dde una WLAN no segura.
Para garantizar la seguridad se requiere:





Autentificación de los usuarios mediante contraseña o certificado.
Autorización para que un usuario acceda a determinados recursos.
Contabilidad: mantenimiento de un historial de los accesos del usuario y de
los recursos que utiliza.
Cifrado que
q e encripte la información en
enviada
iada por radio
radio.
Las normas 802.11 definen estándares de seguridad que
consideran
id
una o varias
i medidas
did dde llas anteriores.
t i
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

48
802.11 - Seguridad.


El problema es que los protocolos que aplican medidas de
seguridad disminuyen el rendimiento de la red de cara a las
aplicaciones porque es necesaria información adicional
aplicaciones,
adicional.
Estándares de seguridad 802.11 y WiFi:




WEP (Wired
(Wi d E
Equivalent
i l P
Privacy),
i
) en 802.11legacy.
802 11l
WPA (Wi-Fi Protected Access) de Wi-Fi Alliance.
WPA2 en IEEE 801
801.11i
11i y Wi-Fi.
Wi Fi
La Wi-Fi Alliance definió WPA antes de que se publicase el estándar
IEEE802 11i con WPA2
IEEE802.11i
WPA2, ddebido
bid a que este
t se retrasaba
t
b mucho.
h
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

49
802.11 - Seguridad.

WEP (802.11legacy):
(802 11legacy):







Solo define cifrado. No permite autentificación de usuarios.
S define
Se
d fi una clave
l
numérica
é i compartida
tid por ttodos
d llos equipos
i
y ell AP
AP.
La clave es utilizada por un algoritmo de cifrado RC4 para encriptar la
información que cada equipo transmite a la red
red.
La clave del WEP original es muy corta (de 64 bits) y parte de ella es
transmitida con los datos.
Se puede averiguar la clave compartida analizando durante un tiempo el
tráfico de datos que circula por la red y viendo las semejanzas entre datos.
Existen versiones propietarias de 128 y 256 bits, pero sólo logran que se tarde
más de tiempo en determinar la clave por exploración.
V t j es sencillo
Ventajas:
ill y está
tá soportado
t d por cualquier
l i di
dispositivo
iti 802
802.11.
11
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

802.11 - Seguridad.

WPA (Wi
(Wi-Fi
Fi Alliance):


Define dos aspectos:
 Cifrado
Cif d mejorado
j d mediante
di t ell protocolo
t l TKIP (T
(Temporall K
Key Integrity
I t it
Protocol) con comprobación de integridad del mensaje mediante el
pprotocolo MIC ((Message
g Integrity
g y Check).
)
 Autentificación y control de usuarios basados en EAP (Extensible
Authentication Protocol).
Cifrado con TKIP:
 Clave de mayor longitud que WEP.
 Método de elección de clave automático por parte de los equipos. No se
requiere especificar la clave compartida.
 La
L clave
l
se redefine
d fi cada
d nueva ttransmisión
i ió dde ddatos.
t
 Es muy difícil averiguar la clave mediante exploración de tramas.
II. Redes de Área Local (LANs)
50
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

51
802.11 - Seguridad.

WPA (WiFi Alliance):



EAP considera dos modos de funcionamiento no excluyentes:
 Avanzado:
A
d autorización,
t i ió control
t l dde acceso y contabilidad
t bilid d bbasados
d en un
servidor RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) al que
accede el AP como cliente.
 Sencillo: autorización inicial basada en una clave inicial compartida
denominada PSK (Pre-Shared Key) de 256 bits que debe ser configurada
manualmente en el punto de acceso y en cada uno de los equipos.
Se puede usar TKIP sólo, EAP sólo, o ambos.
El acceso all servidor
id RADIUS desde
d d ell AP es como ell estudiado
t di d en la
l práctica
á ti
2 para los NAS de VPNs.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

52
802.11 - Seguridad.

WPA2 (IEEE 802.11i
802 11i + WiFi):





Básicamente define los aspectos de WPA, pero admitiendo cifrado AES
(Advanced Encryption Standard) en vez de TKIP.
TKIP
AES es un algoritmo muy utilizado actualmente en seguridad de datos por ser
muyy robusto sin requerir
q
excesivos recursos de cálculo.
Desde marzo de 2006, todos los nuevos dispositivos certificados como Wi-Fi
deben soportar WPA2.
Sólo los equipos y S.O. más modernos soportan completamente WPA2.
Otras opciones habituales en los AP:



Filtrado por dirección MAC.
Filtrado de direcciones IP y puertos TCP/UDP (en AP+router).
Filtrado por URLs o dominios (en AP+router).
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

53
802.11 - Seguridad.

Sobre las claves especificadas manualmente
manualmente…




Son cadenas de caracteres hexadecimales.
Al
Algunos
AP
APs ffacilitan
ilit lla generación
ió dde claves,
l
ofreciendo
f i d lla opción
ió dde
generarlas a partir de una cadena alfanumérica (Pass Phrase).
La longitud de la cadena hexadecimal depende del protocolo:
 WEP de 64 bits: cadena hexadecimal de 10 caracteres.
 WEP de 128 bits: cadena hexadecimal de 26 caracteres.
 WEP de 256 bits: cadena hexadecimal de 58 caracteres.
 PSK de 256 bits: cadena hexadecimal 64 caracteres.
Se recomienda usar claves de cadenas aleatorias de al menos 33 caracteres
hexadecimales: hay que descartar WEP64, WEP128 y WEP256 si es posible
usar otras técnicas.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

54
802.11 - Otros aspectos.

Fragmentación
Fragmentación:



Con medios ruidosos es mejor transmitir tramas pequeñas: las tramas por
defecto son muy grandes (2313 bytes).
bytes)
El MAC 802.11 realiza fragmentación y reensamblado de tramas para poder
enviar bloques
q
más ggrandes.
Ahorro de energía:


Se consideran funciones de ahorro de energía para dispositivos móviles
móviles.
Por ejemplo, un equipo puede estar en modo de bajo consumo o “dormido”, y
el AP guarda las tramas que van dirigidas a él. Cuando el equipo “despierta”,
el AP le informa de que tiene tramas guardadas para él.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

55
Alternativas a 802.11:

WiMAX
WiMAX.








WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access.
Serie de estándares para redes Wireless MAN incluidas en IEEE 802
802.16
16 y
coordinados por el consorcio de empresas WiMAX Forum.
En la especificación inicial: 70Mbps, 100Km.
En la práctica: 10Mbps, 10Km.
Originalmente se definen bandas de radio con licencia. Todavía se están
definiendo las bandas usables en distintos países o contenientes
contenientes.
Aunque supone una competencia directa a las redes de telefonía móvil, tiene
apoyo de muchos fabricantes y de entidades como la UE.
En la práctica no se está extendiendo lo que se esperaba, y las nuevas
versiones de 802.11 ganan más terreno.
Los proveedores pueden ofrecer accesos simétricos o asimétricos.
asimétricos
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

56
Alternativas a 802.11:

WiMAX
WiMAX.

WiMAX Fijo (802.16-2004 o 802.16d).
 Aplicación original de WiMax
WiMax. Los usuarios tienen antenas fijas
fijas. Sirve para
dar cobertura a zonas donde no llega la banda ancha por cable.
 Nivel físico OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

57
Alternativas a 802.11:

WiMAX
WiMAX.

WiMAX Móvil (802.16e-2005).
 Complemento para la norma 802.16
802 16-2004
2004 que permite usuarios móviles.
móviles
 OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access), que es una
versión de OFDM que admite la trasmisión simultánea de varios usuarios
en diferentes
dif
t portadoras
t d
dde OFDM
OFDM.
 Soporte de tecnología MIMO y múltiples antenas.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

58
Alternativas a 802.11:

WiMAX
WiMAX.

MAC diferente al de 802.11 que emplea reserva:
 La primera vez que un equipo quiere enviar,
enviar compite con el resto para
reservar un slot de tiempo de transmisión.
 Una estación base se encarga de asignar los slots de tiempo, y de ajustar
l dduración
la
ió dde llos slots
l t para controlar
t l lla calidad
lid d dde servicio
i i (Q
(QoS).
S)
 Una vez lograda una reserva, un equipo puede usar el slot asignado en
posteriores transmisiones.
 Se garantiza un ancho de banda mínimo, lo que es adecuado para
transmitir señales digitales de video o audio (VoIP).
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

59
Alternativas a 802.11:

UWB (Ultra-wideband).
(Ultra ideband)







Reciente. Incluido en IEEE 802.15.4a (2007).
U bandas
Usa
b d de
d radio
di de
d mucho
h ancho
h dde bbanda
d ((más
á dde 500MH
500MHz)) y dde altas
lt
frecuencias (3-10GHz).
Modulación por posición de pulso (PPM) con pulsos muy cortos y tasas de 11.33
giga-pulsos por segundo en modulación.
Puede superar
p
los 600 Mbps,
p ppero cubre distancias muyy ppequeñas
q
((10m).
)
Requiere de poca potencia de emisión, por lo que es adecuado para
dispositivos pequeños.
Ejemplo de aplicación: transmisión de video de calidad entre equipos
domésticos de forma inalámbrica.
Ad á permite
Además
it una llocalización
li ió dde llos equipos
i
mucho
h más
á precisa
i que ell
GPS y en interiores.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

Bluetooth: Características.

Diseñada para
para…



Ofrece diferentes servicios que permiten la conexión y el
intercambio de distintos tipos de datos.




Sustituir los cables en la interconexión de dispositivos cercanos: concepto
PAN: Personal Area Network.
Permitir interconectar dispositivos móviles o fijos.
Trafico asíncrono: datos, datos con puerto serie emulado…
T áfi síncrono:
Tráfico
í
señales
ñ l dde audio,
di AD2P
AD2P…
Asociación de dispositivos, autentificación, marcación…
Las principales características son:



Bajo consumo.
Bajo coste.
coste
Pequeño tamaño.
II. Redes de Área Local (LANs)
60
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

61
Bluetooth: Características.


Muchas de las especificaciones son opcionales
opcionales, permitiendo una
diferenciación de los productos.
El núcleo de la tecnología Bluetooth contiene:





Transmisión RF.
Codificación en banda base.
Pila de protocolos de enlace para los distintos servicios
La transmisión se realiza en la banda de los 2.4GHz, dividiendo este
espectro en 79 bandas entre las que se va saltando según un patrón
determinado.
Control de acceso: en una red Bluetooth un equipo actúa como
maestro y el resto como esclavos que se conectan a él.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

Bluetooth: Arquitectura
II. Redes de Área Local (LANs)
62
II-8. Redes inalámbricas (WLANs)

63
Comparación redes WLAN:
Rango
100Km
WCDMA +
HSDPA
GSM / UMTS
10Km
WiMAX 802.16
1Km
100m
802.11b/g
ZeeBee
802.15.14
802
15 14
10m
1m
RFID
10Kbps
Bluetooth
802 11
802.11a
Infrarrojos 802.11
100Kbps
II. Redes de Área Local (LANs)
1Mbps
10Mbps
802.11n
UWB
802.15.14a
100Mbps
1Gbps
Vt (bps)
Sistemas
Si
t
dde T
Transporte
t dde D
Datos
t (9186)
Ingeniería en Informática (plan 2001)
Bloque II. Redes de Área local (LANs)
Francisco Andrés Candelas Herías ([email protected])
S ti
Santiago
Puente
P t Méndez
Mé d (([email protected])
t @dfi t
)
Curso 2009
2009-2010
2010
II. Redes de Área Local (LANs)
5.
6.
7.
8.
9.
Características de las Redes Locales.
N
Normas
clásicas.
lá i
Redes Ethernet Conmutadas.
Redes inalámbricas (WLANs).
I t
Interconexión
ió dde LAN
LANs.
II. Redes de Área Local (LANs)
2
II-9. Interconexión de LANs



3
Dispositivos de interconexión.
P t transparentes.
Puentes
t
t
Virtual Local Area Networks (VLANs).
(
)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

4
Dispositivos de interconexión.


Las distintas LANs son adecuadas
adec adas a aplicaciones diferentes
diferentes.
Habitualmente se requiere interconectar las distintas LAN de una
organización
i ió en un entorno
t
global.
l b l
Enlace WAN
Conmutador
Internet
Router
Puente R.
Puente R.
Conmutador
Conmutador
Hub
LAN 802.5
Router
LAN 802.3
II. Redes de Área Local (LANs)
LAN 802.3
LAN 802.3
II-9. Interconexión de LANs

5
Dispositivos de interconexión.

Repetidores y H
Hubs.
bs



Elemento de interconexión más básico.
T b j a nivel
Trabajan
i l fífísico
i amplificando
lifi d y retransmitiendo
t
iti d señales.
ñ l
Conectan equipos o segmentos de LANs del mismo tipo.
R d
Red
R d
Red
LLC
LLC
MAC
MAC
Físico 1
Físico 1
Físico 2
Físico 2
Repetidor
LAN A
LAN B
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

6
Dispositivos de interconexión.

P entes (bridges)
Puentes
(bridges), conmutadores
conm tadores (s
(switches)
itches) y APs (Access Points)
Points).



Trabajan a nivel enlace-MAC encaminando tramas (bridging).
I t
Interpretan
t llas ttramas dde nivel
i l dde enlace.
l
LLos conmutadores
t d
ttambién
bié pueden
d
interpretar el contenido de niveles superiores, pero sin alterarlo.
En general conectan equipos o LANs del mismo tipo (salvo APs de un ESS
donde el DS no es 802.11, y puentes remotos).
Red
Red
LLC
LLC
MAC
MAC
MAC
MAC
Físico 1
Físico 1
Físico 2
Físico 2
Puente
LAN A
II. Redes de Área Local (LANs)
LAN B
II-9. Interconexión de LANs

7
Dispositivos de interconexión.

Encaminador (ro
(router).
ter)
Trabaja a nivel de red encaminando paquetes de red (routing).
C
Conecta
t redes
d con diferentes
dif
t niveles
i l dde enlace,
l
creando
d dif
diferentes
t subredes
b d
de nivel de red.
Solución habitual para conectar LANs de diferente tipo
tipo, y para conectar LANs
con WANs.



Transporte
Transporte
Red
Red
Red
Red
LLC 1
LLC 1
LLC 2
LLC 2
MAC 1
MAC 1
MAC 2
MAC 2
Físico 1
Físico 1
Físico 2
Físico 2
Router
LAN A
LAN B
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

8
Dispositivos de interconexión.

P ente encaminador (BRo
Puente-encaminador
(BRouter).
ter)
Como los puentes, pero permiten conectar LANs de diferentes tipos.
T b j a nivel
Trabajan
i l dde enlace-LLC.
l
LLC
No se suelen emplear, y lo habitual es usar un router para conectar redes con
diferentes niveles de enlace
enlace.




Dispositivos combinados.
combinados


Ejemplo típico en los accesos WAN de banda ancha:
Router + Módem + AP + Switch.
Suelen disponer de secciones de configuración
diferentes para cada funcionalidad.
AP
WAN
II. Redes de Área Local (LANs)
LAN
Módem
Router
Switch
II-9. Interconexión de LANs

9
Puentes.

F nciones principales:
Funciones
principales
Procesar y verificar tramas para reenviarlas a otras redes.
E i una trama
Enviar
t
solo
l a lla redd ddonde
d está
tá ell ddestino,
ti para evitar
it sobrecargar
b
otras redes innecesariamente.
Activar caminos alternativos cuando fallan las conexiones actuales
actuales.




Tipos:



Puentes Transparentes (802.1): Redirigen las tramas al destino de forma
transparente
p
a los DTEs. Para redes IEEE 802.3.
Puentes Transparentes Remotos. Como los transparentes, pero para conectar
LANs a través de enlaces WAN punto a punto.
Puentes con fuente de encaminamiento. Los DTEs encaminan las tramas con
ayuda de los puentes. Para redes IEEE 802.5.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

10
Puentes transparentes remotos.



Permiten interconectar directamente LANs remotas a tra
través
és de
enlace WAN punto a punto (RTC, RDSI, Frame Relay…)
Dif
Diferencia
i con ell uso dde routers:
t
llas LAN
LANs conectadas
t d comparten
t ell
mismo nivel de enlace, con sus tramas y direccionamiento.
Pueden tener varios puertos WAN.
Enlace WAN
Puente R.
LAN 1
II. Redes de Área Local (LANs)
Puente R.
LAN 2
II-9. Interconexión de LANs

11
Puentes transparentes: estructura.
LAN
Controlador del ppuente:
LAN

MAC Puerto
1
Memoria
intermedia o red
de conmutación
Controlador
del puente
MAC Puerto
2

Tabla de direcciones
Dirección
Di
ió
Nú
Número
de equipo de puerto
***

Gestión de tabla de direcciones, y
selección de tramas a reenviar.
Protocolo de comunicación con
otros puentes.
Algoritmo “Spanning
Spanning Tree”
Tree para
evitar bucles.
***
PUENTE
Un puente tiene 2 o más puertos, cada uno con su protocolo y direcciones MAC. Las
direcciones MAC no interesan a los DTEs y sirven para que los puentes (y conmutadores)
intercambien información con su propio protocolo.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

12
Puentes transparentes: funcionamiento.




El puente
p ente selecciona las tramas MAC qquee deben pasar de unn ppuerto
erto
a otro, según sus direcciones destino y la tabla de direcciones.
Sól se reenvía
Sólo
í una ttrama sii su di
dirección
ió ddestino
ti corresponde
d con
un puerto distinto del puerto por donde entró al puente.
Las tramas de broadcast se reenvían a todos los puertos (excepto el
de entrada).
La tabla de direcciones se actualiza dinámicamente y de forma
automática a partir de las tramas que pasan por el puente.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

13
Puentes transparentes: funcionamiento.
DTE 1
DTE 2
DTE 3
LAN 1
Dirección de Número de
equipo
puerto
1
2
3
4
5
6
1
1
2
2
2
2
DTE 4
LAN 2
Puerto 1
Puerto 2
T bl d
Tabla
de di
direcciones
i
PUENTE 1
Puerto 1
PUENTE 2
Puerto 2
LAN 3
DTE 5
DTE 6
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

14
Puentes transparentes: actualización.





La tabla de direcciones está inicialmente vacía.
acía
Cuando el puente recibe una trama con origen X por el puerto Y,
añade
ñ d ((o actualiza)
t li ) la
l entrada
t d correspondiente
di t en lla ttabla:
bl [di
[dirección
ió
X : puerto Y]
Si se recibe una trama cuyo destino no está aun indicado en la tabla,
se reenvía a todos los puertos (excepto del de entrada).
Si no se reciben tramas con un destino determinado durante mucho
tiempo, se borra la entrada correspondiente.
Un conmutador funciona igual que un puente, pero en vez de
reenviar tramas, establece conexiones en la malla de conmutación.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

15
Puentes transparentes: problemas.

Tramas repetidas y bucles
b cles indefinidos:
indefinidos
Paso 2: Puente 1 actualiza tabla y reenvía
Paso 1: DTE 1 envía una trama a DTE 4
DTE 1
DTE 3
1 4
1→4
P1
DTE 1
DTE1 P1
DTE1:P1
1 4
1→4
P2
P1
Puente 1
DTE 2
P1
Puente 1
DTE 4
P2
DTE 2
P1
Puente 2
LAN 1
LAN 2
DTE1:P1
P1
DTE 3
DTE 1
P1
P1
DTE 4
P2
DTE 3
P2
Puente 1
DTE1:P2
DTE 2
P1
DTE 4
P2
Puente 2
Puente 2
LAN 1
DTE1:P1
1→4
P2
Puente 1
DTE1:P1
DTE 2
LAN 2
Paso 4: Puente 2 actualiza tabla y reenvía…
Paso 3: Puente 2 actualiza tabla y reenvía
1→4
DTE 4
P2
Puente 2
LAN 1
DTE 1
DTE 3
P2
LAN 2
LAN 1
LAN 2
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

16
Puentes transparentes: STA.


Para evitar
e itar los problemas
problemas, los puentes
p entes implementan el algoritmo del
árbol en expansión o Spanning Tree Algorithm (STA).
Obj ti
Objetivos
del
d l STA:
STA


Detectar y prevenir bucles. Se asegura que en todo momento la red tiene
una estructura de árbol
árbol, que garantice un único camino entre cada par de
DTEs. Algunos enlaces se dejarán como enlaces de respaldo.
Reconfiguración automática.
automática Si algún enlace o puente falla,
falla la estructura de
árbol debe cambiar para garantizar nuevos caminos. Para ello el STA se
ejecuta de forma periódica.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

17
Puentes transparentes: STA.


STA se ejecuta
ejec ta como unn algoritmo distribuido
distrib ido en todos los ppuentes
entes
de la red, aunque ofrece una funcionalidad global.
P ejecutar
Para
j t ell algoritmo,
l it
llos puentes
t requieren
i
iintercambiar
t
bi
información, para lo que se define:



Protocolo de comunicación entre puentes.
Formato específico de tramas MAC-LLC.
LLos conmutadores
d
también
bié utilizan
ili
ell STA cuando
d conectan redes
d
de igual modo que los puentes.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

18
Puentes transparentes: STA.

Parámetros básicos a configurar
config rar en los puentes:
p entes





Identificador de puente. Cada puente tienen asociado un número entero
único que lo identifica del resto
resto. A menor identificador
identificador, mayor prioridad
prioridad.
Identificador de puerto. En cada puente, cada puerto tiene un número entero
único. A menor identificador,, mayor
y pprioridad.
Coste de camino (CC). A cada red se le asocia un valor entero de coste. En
la práctica el CC se configura en los puertos de los puentes.
Edad Máxima (Max. Age). Si un puente no recibe información del puente raíz
durante este periodo, inicia la ejecución del STA.
Ti
Tiempo
d
de saludo
l d (Hello
(H ll time).
ti ) Se
S configura
fi
en cada
d puente.
t El puente
t raíz
í
inicia la ejecución del STA periódicamente, según este valor.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

19
Puentes transparentes: STA.

Pasos del algoritmo (I)
(I):


Se establece el Puente Raíz. Se escoge el puente con menor identificador.
C d puente
Cada
t calcula
l l su RPC (Root
(R t Path
P th Cost)
C t) y lo
l difunde
dif d a sus vecinos
i
 El Puente Raíz tiene RPC=0.
 En otros puentes:
RPC = Min
i∈puertos
t
( RPC recibido por puerto i + CC puerto i )
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

20
Puentes transparentes: STA.

Pasos del algoritmo (II):
(II)




Cada puente escoge su Puerto Raíz como el puerto por donde recibió el valor
de RPC con el que ha calculado su RPC
RPC.
Para cada LAN se establece como Puente Designado el puente que tiene
menor RPC. En caso de empate,
p , se escoge
g el ppuente con menor identificador.
En cada puente se escogen como Puertos Designados los que hacen que el
puente sea puente designado para alguna LAN.
Los puertos raíz y designados se dejan en funcionamiento, y los que no tienen
función se desactivan temporalmente.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

21
Puentes transparentes: STA.

Ejemplo 11.
Costes de camino para
p
los puertos:
- LAN: 100
- RDSI, FR: 1000
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

22
Puentes transparentes: STA.

Res ltado
Resultado:





Se tiene una estructura de árbol.
El puente
t raíz
í es ddesignado
i d para ttodas
d llas
LANs que conecta.
Todos los puertos del puente raíz son
designados.
Un ppuerto no ppuede ser raíz y designado
g
a
la vez.
Todos los puentes, menos el raíz, tienen un
puerto
t raíz.
í
II. Redes de Área Local (LANs)
RAIZ
Puente 2
P3
P1
LAN 3
RDSI
P1
P2
FR
P1
Puente 1
Puente 3
P2
LAN 1
P4
LAN 2
P2
Puente 4
II-9. Interconexión de LANs

23
Puentes transparentes: STA.

Ejercicios propuestos.
prop estos
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

24
Puentes transparentes: comunicación.

Protocolo entre puentes
p entes (IEEE 802
802.1d).
1d)


Permite el intercambio entre puentes de los datos necesarios para ejecutar el
algoritmo “spanning
spanning tree”
tree .
Se utilizan unas tramas llamadas BPDUs, encapsuladas en tramas MAC.
Trama IEEE 802
802.33
MAC header
Data
Protocol
P. Ver
Type
Flags
Root Id
FCS
RPC
···
BPDU
···

Bridge Id
Port Id
Age
M. Age
HelloTime
F. Delay
Como el pprotocolo original
g
802.1d ppara STA era bastante lento,, se definió una
versión más rápida del algoritmo en IEEE 802.1w, que posteriormente (2004)
se incluyó como parte del estándar IEEE 802.1d.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs



25
Dispositivos de interconexión.
P t transparentes.
Puentes
t
t
Virtual Local Area Networks (VLANs).
(
)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

26
Virtual Local Area Networks (VLANs).




Objetivo:
Objeti
o definir varias
arias LANs virtuales
irt ales dentro de una
na misma LAN
física. Se tienen subredes a nivel de enlace.
L VLAN
Las
VLANs es una funcionalidad
f i lid d opcional
i l para llos conmutadores.
t d
El concepto de VLANs y su funcionamiento se definen en la norma
IEEE 802.1q.
Las VLANs se usan principalmente con conmutadores IEEE 802.3 o
ATM, aunque se puede aplicar a otras LANs como la IEEE 802.5 o
la FDDI.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

27
Virtual Local Area Networks (VLANs).

Ventajas de usar
sar VLANs
VLANs:




Separar diferentes dominios para las tramas de broadcast:
 Se
S puede
d aumentar
t ell rendimiento
di i t limitando
li it d llas ttramas dde bbroadcast
d ta
determinados segmentos de una red.
 Esto es efectivo con protocolos que hacen uso intensivo de estas tramas
tramas.
Administrar diferentes grupos de trabajo, incluso con equipos muy alejados.
Además es fácil cambiar un equipo
q p de ggrupo.
p
Aumentar la seguridad: un equipo solo puede recibir tramas de enlace de
equipos de su VLAN.
Aunque un router también puede hacer lo anterior (a nivel de red), un
conmutador VLAN suele ser más barato, y ofrece mejor rendimiento.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

28
Virtual Local Area Networks (VLANs).

LANs conectadas por unn P
Puente:
ente
Segmento 1
R
PUENTE
Dominio de
colisión 1
Segmento 2
R
Dominio de
colisión 2
Segmento 3
HUB
Dominio de
colisión 3
R
= Repetidor
II. Redes de Área Local (LANs)
Dominio
o
o de
tramas de
broadcast
II-9. Interconexión de LANs

29
Virtual Local Area Networks (VLANs).

LANs conectadas por unn Conm
Conmutador
tador VLAN
VLAN:
VLAN 1
VLAN 4
R
VLAN 2
HUB
CONMUTADOR
VLAN
Dominio de
colisión 1
VLAN 2
R
Dominio
D
i i de
d
colisión 2
HUB
Dominio de
colisión 4
Dominio de
colisión 3
VLAN 3
 Cada VLAN representa un dominio de broadcast diferente.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

Virtual Local Area Networks (VLANs).

Para definir qué
q é equipos
eq ipos pertenecen a cada VLAN
VLAN, los
conmutadores pueden clasificar las tramas según:




Nivell fífísico:
Ni
i
 Identificador del puerto del que proceden (puerto al que se conectan los
equipos).
equipos)
Nivel de enlace.
 Dirección MAC origen (direcciones MAC de los equipos).
 Protocolo de red que contiene la trama de enlace.
Nivel de red:
 Dirección de red origen de un paquete en la trama (subred a la que
pertenecen los equipos).
Niveles superiores:
 Protocolos de aplicación o servicios (puertos TCP/UDP).
II. Redes de Área Local (LANs)
30
II-9. Interconexión de LANs

31
Virtual Local Area Networks (VLANs).

Ejemplos de clasificaciones en VLANs
VLANs:
Switch 802.3
1
2
DTE1
DTE2
VLAN 1
3
Switch 802.3
4
DTE3
DTE4
VLAN 2
10.1.0.1
DTE2
DTE1
10.1.0.0 / 16
VLAN 1
Agrupación por puerto o MAC (nivel 2/3)

10.1.0.2
10.2.0.1
10.2.0.2
DTE3
DTE4
10.2.0.0 / 16
VLAN 2
Agrupación por red IP (nivel 3)
Se puede configurar una tabla del conmutador con las asociaciones
entre VLANs y cada grupo de puertos,
puertos direcciones,
direcciones protocolos
protocolos…
(asociación estática)
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

32
Virtual Local Area Networks (VLANs).




Un conmutador
conm tador VLAN reen
reenvía
ía las tramas a los puertos
p ertos destinos
correspondientes como un puente, pero sólo si están en la misma
VLAN.
VLAN
Las tramas de broadcast y multicast solo van a otros equipos que
pertenecen
t
a la
l misma
i
VLAN
VLAN.
Además, después de asociar una VLAN a una trama, el conmutador
puede
d colocar
l
un campo adicional
di i l en lla trama con un id
identificador
ifi d
de VLAN (etiquetado).
Con el identificador de VLAN, otros conmutadores pueden conocer
las VLANs de las tramas, sin tener que clasificarlas (asociación
dinámica).
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

33
Virtual Local Area Networks (VLANs).


A las tramas IEEE 802 se les puede
p ede añadir unn campo o etiqueta
etiq eta
(tag) con información para encaminamiento de enlace. Hay distintos
tipos de etiquetas.
etiquetas
Ejemplo: trama IEEE 802.3 con una etiqueta para identificar la
VLAN:
VLAN
Trama IEEE 802.3 con VLAN tag:
Preámbulo
SFD
MAC D
2 bytes 2 bytes
MAC O
TPID
TCI
Datos
Longitud
Relleno
FCS
TPID: “Tag
Tag Protocol Identifier”
Identifier . Indica el tipo de Tag utilizado (0x8100 para 802
802.3).
3)
TCI: “Tag Control Information”. Información específica para encaminamiento de
enlace.
Prioridad: Prioridad de los datos según la norma IEEE 802.1p
802 1p (0 es la menor).
menor)
Permite gestionar QoS en IEEE 802.3.
Prioridad
CFI
VLAN ID
3 bits
1 bit
12 bits
CFI: La trama utiliza direcciones MAC en formato canónico para enrutamiento de
enlace.
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

34
Virtual Local Area Networks (VLANs).

Se pueden
p eden definir VLANs comunes
com nes en estructuras
estr ct ras de interconexión
intercone ión
con varios conmutadores:
Switch 802.3
Switch 802.3
Ventas
Di ñ
Diseño
Fabricación
Red conmutada
ATM o GEth
(Backbone)
Contabilidad
Switch 802.3
Fabricación
Ventas
Switch 802.3
Ventas
Diseño
Contabilidad
II. Redes de Área Local (LANs)
Diseño
VLAN 1: Ventas
VLAN 3: Contabilidad
VLAN 2: Fabricación
VLAN 4: Diseño
Contabilidad
Ventas
II-9. Interconexión de LANs

35
Virtual Local Area Networks (VLANs).

Se pueden
p eden definir VLANs de distintas tecnologías sobre una
na red
troncal que soporte emulación de LAN (LANE):
VLAN 1
(Token-ring)
VLAN 2
(Ethernet)
Switch
(cliente LANE)
Switch
(cliente LANE)
LAN Token-ring virtual
Red conmutada ATM
con un Servidor de
Emulación LAN (LES)
VLAN 1
(Token-ring)
Switch
(cliente LANE)
Switch
(cliente LANE)
VLAN 2
(Ethernet)
Switch
(cliente LANE)
VLAN 3
(Ethernet)
LAN Ethernet virtual
VLAN 3
(Ethernet)
Switch
((cliente
li
LANE)
LAN Ethernet virtual
II. Redes de Área Local (LANs)
II-9. Interconexión de LANs

36
Otras opciones de los conmutadores:



Autonegociación:
A
tonegociación detección aautomática
tomática de la velocidad
elocidad de
transmisión según la codificación de nivel físico. Detección
automática de cable directo o cable cruzado según impedancia.
impedancia
Trunking. Agrupación de puertos para una conexión directa, con
mayor velocidad,
l id d entre
t conmutadores.
t d
VTP (VLAN Trunking Protocol): para el intercambio de información
d encaminamiento
de
i
i
dde enlace
l
entre conmutadores.
d
Switch 802.3
Switch 802.3
10Mbps
100Mbps
100Mbps
100Mpbs
II. Redes de Área Local (LANs)
2 x 100Mpbs
ó 2 x 1Gbps
10Mbps
100Mbps
II-9. Interconexión de LANs

37
Otras opciones de los conmutadores:






IEEE 802.10.
802 10 A
Autentificación
tentificación y encriptación a ni
nivel
el de enlace
enlace. Usada
para intercambiar de forma segura la información de VLANs.
C
Compatibilidad
tibilid d LANE (f(funcionamiento
i
i t como cliente).
li t )
Puerto de consola (RS-232) para configuración directa.
Configuración remota por red: Telnet, SSH, HTTP… El conmutador
puede requerir configuración IP.
Sniffer o monitor de red sencillo. Se puede guardar la captura
internamente ppara descargarla
g
después,
p , o hacer qque se envíe ppor la
red al equipo deseado.
Cliente Syslog: se envía información de estado y diagnostico a un
servidor Syslog donde se almacena.
II. Redes de Área Local (LANs)