Universidad Carlos III de Madrid

Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Objetivos
Funciones
Nivel de Enlace
C. Errores
Nivel de Enlace
C. Flujo
Transparencia
C.Errores
C.Flujo
Coordinación y Compartición del Canal
Direccionamiento
FEC
ARQ
Sin Errores
Con Errores
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
Ejemplos:
Parada y Espera
Ventana Deslizante
PyE
REJ
SREJ
HDLC
PPP
SLIP
Nivel de Enlace
Funciones del Nivel de Enlace
Definiciones
Resolver los problemas derivados
de la falta de fiabilidad de los circuitos
físicos.
‹ Mensaje:
Secuencia de caracteres o bits
que representa la información a enviar de
un origen a un destino.
‹ Bloque: conjunto de caracteres o bits que
se agr
agrupan
pan por ra
razones
ones técnicas para ser
transmitidos como una unidad.
‹ Trama: estructura de datos que maneja el
protocolo de nivel de enlace para enviar un
bloque.
‹ Objetivo:
Transferencia fiable de bloques de información (tramas) entre
equipos directamente conectados.
‹
2
Funciones Principales:
Delimitación de trama
Transparencia
Coordinación y Compartición del canal
Control de flujo
Control de errores
Direccionamiento: LAN
Nivel de Enlace
3
Nivel de Enlace
Delimitación de Trama
‹
‹
Delimitación de tramas
‹ Tramas
Nivel Físico: Delimitación (sincronismo) de bit y
de carácter (a veces)
Delimitación de trama:
¿Donde empieza/acaba una secuencia de datos?
‹
Utilización de tramas de tamaño fijo
™
Delimitación por carácter de longitud
Delimitación por carácter de principio y fin
Delimitación por guiones
™
™
Intrínsecamente transparente
™
Poco flexible. Rellenar tramas cortas
(desperdicio del canal)
™
por longit
longitud
d
Intrínsecamente transparente
Datos a enviar
abcde
Trama:
5abcde
¿Qué pasa si se produce un error en la información de longitud?
Se pierde el sincronismo de todas las tramas hasta que se
recupere ese error
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
de tamaño fijo
™
‹ Delimitación
Soluciones:
™
4
5
Nivel de Enlace
6
1
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Delimitación de tramas
‹ Delimitación
y fin
Transparencia
por carácter de principio
Se dice que un protocolo es transparente si es capaz de
enviar cualquier dato.
‹Delimitación
Problemas de transparencia
Carácter de principio/fin: $
Datos a enviar:
abcdefghijk
Trama:
$abcdefghijk$
Datos a enviar: abc$efg
Trama:
$abc$efg... ?????=> ver luego
Los caracteres de control van precedidos por carácter
especial (de escape)
™
El carácter de escape se duplica cuando aparece en los
datos.
9 Carácter de ppio./fin: $
9 Carácter de escape: %
9 Datos a enviar ab%$de$g
9 Trama: %$ab%%$de$g%$
9 U otra forma: trama $ab%%%$d%%e%$g$
Eficiencia caso peor 50%.
‹ Delimitación
con guiones en
protocolos orientados a bit (HDLC)
01111110 110101110110100111010 01111110
Nivel de Enlace
™
7
Transparencia
‹
Nivel de Enlace
Se inserta un 0 por cada cinco 1 consecutivos en el
campo de datos, independientemente del símbolo
siguiente
‹
Definido para encapsular Datagramas IP sobre
líneas serie (RFC1055).
‹
Muy difundido.
‹
Envía datagrama IP byte a byte añadiendo una
marca de fin de Datagrama
g
(0xc0).
(
)
Datos a enviar: 00111111100111110
Datagrama IP
Trama: 01111110001111101100111110001111110
™ En recepción se elimina siempre el 0 que sigue a
cinco 1
™
8
Ejemplo Serial Link IP Protocol: SLIP
Delimitación con guiones en protocolos
orientados a bit.
™
por carácter de principio y fin
™
c0
Eficiencia en el caso peor: 5/6.
‹
Nivel de Enlace
db
ESC
ESC
END
db dc
db dd
c0
Usado principalmente para accesos a ISP
9
Nivel de Enlace
10
Control de Errores
‹ Conjunto
Protocolos de Control de
Errores:
Técnicas FEC y ARQ
de Técnicas que permiten
resolver los problemas introducidos por
los canales ruidosos con probabilidades
de error inaceptables para las aplicaciones
finales
‹ Fases
1.- Detección de errores
Información redundante en cada trama
2.- Recuperación
™
™
Corrección de errores en el destino
Información redundante en cada trama
Petición de retransmisión (ARQ)
(FEC)
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
12
2
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Detección/Corrección de Errores
Códigos lineales de bloque: geometría
U, vector de k bits
‹ Método:
añadir información redundante a
los datos para detectar y, tal vez, corregir
errores
‹ Se coge un bloque de k bits de datos.
‹ Ese bloque se pasa por un codificador y
sale un bloque de n bits con n>k
‹ =>Códigos de bloque
‹ Si la salida del codificador contiene la
entrada =>Códigos lineales
‹ Veremos sólo códigos de bloque lineales
Nivel de Enlace
2k vectores
‹
‹
‹
‹
‹
‹
‹
‹
Ejemplo: codificador paridad par al final, K=2, n=3, m=n-k=1
El espacio de las u está totalmente lleno. El espacio de las v está
parcialmente lleno (redundancia), esto es lo que da capacidades de
detección y, tal vez, de corrección al código
v1*n=u1*k*Gk*n (transformación vectorial=transformación matricial)
Además Gk*n*Htn*m=0 y v*Ht=0
13
Nivel de Enlace
™
‹
Si el código de bloque lineal tiene todos los bits del
mensaje al principio y los bits de redundancia todos al
final es un código de bloque lineal y sistemático
E=f(datos)
Datos
Datos E
Receptor
Datos E
Transmisor
Si C=1 D=2 detecto error y corrijo en 0000 (¿qué pasa si se txió
1111?)
Si C=0 D=3 detecto y pido rtx (ARQ)
E’=f(datos)
Llega 1010
™
Si (C=1, D=2) o (c=0,D=3) sólo puede detectar y pedir rtx (ARQ)
Nivel de Enlace
‹
Añadir un bit a una secuencia de datos indicando
si el número de “0s” o “1s” es par o no
Dos tipos:
Impar: 1: numero par de “1s”
1s
0: numero impar de “1s”
¡¡Ojo viola la regla de la suma, no es lineal!!
1: numero impar de “1s”
0: numero par de “1s”
™
El transmisor, dado un mensaje M (de k bits),
genera un código R (o frame check sequence FCS, de m bits)
con un algoritmo que usa un patrón o divisor P (de m+1 bits)
y transmite la trama T (de k+m=n bits, concatenando M y R)
™
El receptor, con los k primeros bits (M´) de los recibidos (T´),
genera R
R´ (m bits) utilizando el mismo algoritmo y patrón P :
si R´=R ó, equivalentemente, R{T/P}=0: no hay errores (o no se
pueden detectar)
Resto R
(k bits)
(m bits)
Patrón P es el mismo en tx y rx
Sólo detecta errores impares
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
Mensaje M
Trama T (k+m=n bits)
Nivel de Enlace
16
CRC Cyclic Redundancy Check
Transmisor
Par:
Error
Ejemplos de códigos de detección:
CRC
‹ Paridad:
9
no
OK
15
Ejemplo de códigos de detección
9
E=E’
si
Nivel de Enlace
™
14
Códigos sistemáticos
Vi≠j, d(Vi,Vj) = nº be bits distintos entre Vi,Vj
dmin=min(d(Vi,Vj)) Vi≠j
C+D+1≤dmin con C≤D
Detecto SIEMPRE D o menos errores
Corrijo SIEMPRE C o menos errores
Ejemplo
je p o k=1,, n=4 m=3,
3, cuadriplicar
cuad p ca el
e bit
bt
dmin=d(1111,0000)=4
Posibilidades (C=1, D=2) o (C=0,D=3)
Llega 1000
™
Sólo 2k “válidos”
Un Codificador hace una transformación vectorial. Coordenadas 0 y 1.
0+0=1+1=0, 0+1=1+0=1, no hay acarreo
Distancia mínima y propiedades de
detección corrección
‹
2n vectores
V vector de n bits
Codificador
(Correspondencia
Biyectiva)
17
Receptor
¿T´/P = Resto 0?
sí
o igualmente
OK
¿R´= R?
no
Hay errores
Nivel de Enlace
18
3
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
CRC
‹
CRC
4 formas de verlo
™
™
v=u*G, códigos cíclicos
Aritmética módulo 2
‹ Ejemplo
M = 10 10 00 11 01
P = 11 01 01
(XOR: a⊕a=0, a⊕b=1 // 2m = desplazar a la izqda y rellenar con 0s)
En txt: R = Resto (2m*(M=u) / P) ; T=v= 2m*M ⊕ R
En rx sin error: T´/P=T/P= (2m*M ⊕ R)/P = Q⊕(R/P)⊕(R/P) = Q
=>resto=0
En rx con error: T´/P= (T ⊕ Error) / P = Q ⊕ Error/P.
=>resto=R(Error/P) Si Error múltiplo de P, no se detecta
(Significado de Error: 1 en el bit erróneo, 0 en el OK)
P=x^5+x^4+x^2+1
Evidentemente Error es desconocido
Nivel de Enlace
Cm
x a m-1
‹
+
x a m-2
Ejemplo:
Polinomio P=X5 + X4 +X2 + 1
Mensaje 1010001101
+
C1
+
x a2
C4
+
C0
C2
⊕
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1 0
0 0
1 0 Resto
19
+
Nivel de Enlace
C1
‹
Polinomios de patrón P habituales:
™ CRC-16
x16+x15+x2+1 (P de 17 bits, R de 16 bits)
™ CRC-CCITT
x16+x12+x5+1 (P de 17 bits, R de 16 bits)
™ CRC-32
x32+x26+x23+ x22+x16+x12+ x11+ x10+x8+x7+
+x5+x4+x2+x1+1 (P de 33 bits, R de 32 bits)
™ CRC-12
x12+x11+x3+ x2+x+1 (P de 13 bits, R de 12 bits)
‹
¿Qué tipos de error se detectarán?
™ Todos los errores de un único bit
™ Todos los errores dobles, si P tiene al menos tres 1
™ Cualquier número impar de errores, siempre que P(X) contenga
el factor (X+1)
™
Cualquier ráfaga de errores cuya longitud sea menor que la
longitud de P, i.e. menor o igual que la longitud de FCS
™
La mayoría de las ráfagas de mayor longitud
M
R
+
1
1
0
1
1
1
0
P
20
CRC
x a1
C3
1
1
0
1
0
1
1
0
⊕
Algoritmo implementable mediante lógica digital
1.- Registros de desplazamiento para “m” bits, inicializados a “0” Ci
2.- “m” puertas “or-exclusiva” XOR +
3.- Presencia o ausencia de puerta dependiendo de la presencia o
ausencia del término en polinomio divisor P
+
1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 Q
0
0
1
1
1
⊕
CRC con lógica digital
Cm-1
1 1 0 1 0 1
⊕ 1 1 0 1
0 1 1 1
⊕
1 1 0
0 0 1
⊕
1
⊕
División de Polinomios
Misma idea, usando polinomios de grado m-1. x variable muda
“m” bits 110101 = 1*X5 + 1*X4 + 0*X3 + 1*X2 + 1*X1 + 1
™ Lógica digital
Este algoritmo debe ejecutarse de una forma rápida para todos
los mensajes que se intercambien, preferentemente
implementada en hardware ... Relacionado con V=u*G
™
‹
M 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0
C0
Nivel de Enlace
+
21
Nivel de Enlace
22
Corrección de Errores
‹ Objetivo:
Recuperación frente a errores detectados
‹ Dos
Enfoques
™Técnicas
FEC
Perror=P(no corregir o corregir mal)
CODIF.
MODEM
Técnicas de Control de Flujo
j
DECODIF.
CANAL
MODEM
Se corrige aprovechando la
redundancia
™Técnicas
ARQ
Perror=P(no detectar)
Sólo se detectan los errores y se
pide retransmisión.
Se estudiará luego
BUFFER
+
RETRANS.
PETICION
RETRANS.
CODIF.
MODEM
DECODIF.
CANAL
MODEM
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
23
4
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Control de Flujo
Parada y Espera
Fuente envía una trama y espera
confirmación.
‹ Receptor envía confirmación.
‹
‹
Objetivo:
limitar la cantidad de información que el
transmisor puede enviar al receptor, al objeto
de no saturar los recursos (memoria,..)
disponibles.
‹ Suposiciones
™
™
‹
Ausencia de errores
Recepción ordenada
Técnicas de Control
™
™
Parada y espera
Ventana Deslizante
Nivel de Enlace
T
R
T
R
T
R
T
R
T
T
R
R
T
T
T
R
R
R
T
R
‹
PROBLEMA: Sólo una trama en tránsito
‹
Eficiencia= f(tamaño trama)
F1
TFi=Tprop + Ttx + Tproc + Tprop + Tack + Tproc
Suponemos: Tack y Tproc despreciables
ACK
TT
TFi=Ttx + 2Tprop
Fn
n * Ttx
Ttx
1
=
=
;
TT
Ttx + 2T prop 1 + 2a
a=
T prop
Ttx
‹
Permite el envío simultáneo de varias
tramas en tránsito.
‹
El destino reserva n buffers para recepción
de tramas.
‹
El origen puede enviar n tramas sin esperar
confirmación.
‹
Las tramas deben numerarse mediante el
uso de un campo de longitud finita (n) en la
información de control.
‹
El tamaño máximo de la ventana es 2n-1
TT=n [Ttx + 2Tprop]
ACK
U=
Tprop =
Ttx =
Distancia Enlace
Velocidad Medio
Longitud (bits) Trama
Velocidad Enlace
Nivel de Enlace
27
Nivel de Enlace
Ventana Deslizante
Ultima trama transmitida Ventana tramas que se pueden enviar
y aceptada
4
5
6
7
1
2
3
4
0
5
6
7
1
1
2
2
3
F(0)
F(1)
ppo
0
La ventana se abre por el limite superior
cuando se van recibiendo las confirmaciones
1
2
3
4
RR(1)
0
1
1
2
2
ppo
0
fin
ppo
0
ppo
W=2
4
fin
Origen
La ventana se cierra por el límite
inferior cuando se envían tramas
28
Ejemplo de Ventana Deslizante
ppo
3
26
Ventana Deslizante
línea semiduplex sin errores.
Tramas igual tamaño
F2
Muy Ineficiente
Nivel de Enlace
‹ Suponemos:
ACK
Ineficiente
25
Análisis de Prestaciones
Tfi
ttx > tpro
ttx < tpro
1
3
4
fin
2
3
4
ppo fin
3
4
0
1
2
3
4
F(2)
Destino
Ventana tramas que se pueden aceptar
3
4
5
6
7
1
2
3
4
fin
5
6
7
1
0
1
Ultima trama recibida
y confirmada
La ventana se cierra por el límite
inferior cuando se reciben tramas
fin
ppo
ppo
2
2
3
0
1
2
RR(3)
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
29
1
3
2
3
4
0
1
2
4
fin
ppo
fin
Nivel de Enlace
0
fin
ppo
La ventana se abre por el limite superior
al enviar confirmaciones
4
3
4
fin
Nivel de Enlace
30
5
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Ventana Deslizante
‹ Tipos
Ventana Deslizante
de Tramas (Notación)
™
Datos: F1, ...Fn
™
ACK: RR(n)
N=3 W=3
F(0)
(He recibido hasta la trama n-1 espero recibir
F(1,1)
F(2,1)
F(3,1)
RR(4)
RNR (n) (Recibido correctamente hasta n-1
n 1 no soy capaz de
recibir más temporalmente)
F(1,4)
F(2,4)
F(3,4)
F(4)
F(5)
F(6)
‹ Si
enlace duplex, tramas de datos
incorporan campos de asentimiento
™
F(0,1)
F(1)
F(2)
F(3)
la n)
™
F(0,0)
RR(1)
RNR(7)
RR(4)
RR(4)
Datos: F(m,n) (Envío trama m, asiento n-1).
Fuente
Nivel de Enlace
Destino
Fuente
Destino
31
Nivel de Enlace
32
Análisis de Prestaciones
‹ Suponemos
Ttx= 1 Tprop=a
T
t0
t0+a
T
t0+a+1
T
t0+2a+1
T
R
a
....
2
a+1
....
3
1
2
ACK(1)
2a+1
....
a+3 a+2
T
R
T
R
T
R
T
R
a
....
2
1
a+1
....
3
2
N > 2a +1
N
....
a+3 a+2
R
ARQ
R
R
N < 2a +1
⎧
si
⎪ 1
⎪
U⎨
⎪ N
si
⎩⎪ 2a + 1
N > 2a + 1
N < 2a + 1
Nivel de Enlace
33
ARQ
ARQ: Parada y Espera
F(0)
‹ Petición
de retransmisión en caso de
errores. Sirve también para hacer control
de flujo.
‹ Parada y Espera
‹ Ventana Deslizante con rechazo simple
‹ Ventana Deslizante con rechazo selectivo
‹ Dos
™
tipos de error:
Trama dañada o perdida
9 Detección
timer
y descarte de trama
9 Temporizador
en fuente para
retransmisión
™
ACK1
F(1)
timer
ACK dañado o perdida
9 Numeración
F(1)
ACK0
F(0)
ACK1
F(0)
ACK1
Duplicado
Descarte
de tramas y asentimientos
(0,1), para evitar duplicados en el
receptor.
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
35
Nivel de Enlace
36
6
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
ARQ: Rechazo Simple
ARQ: Rechazo simple
N=3, W=2
‹
‹
‹
F(0)
F(1)
F(2)
F(3)
F(4)
Si el destino detecta
error envía trama REJ(n).
La
estación
destino
descartará esa trama y
las
siguientes
hasta
recibir
ibi de
d nuevo la
l trama
t
correctamente.
™
REJ(1)
F(1)
F(2)
F(3)
F(4)
F(5)
RR(6)
El origen al recibir el
REJ(n) retransmite la
trama y las posteriores.
™
™
Nivel de Enlace
F(0)
F(1)
Tipos de errores:
Trama dañada o perdida.
9 Si es detectada por
receptor REJ
9 Si se pierde, alteración
número de secuencia,
REJ
9 Si se pierde y es la última,
temporizador e
interrogación de estado.
RR dañado o perdido
9 Si se recibe RR posterior
no hay problema
9 Si no, tx solicita estado
(RR).
REJ dañado o perdido
9 Interrogación de estado.
F(4)
F(5)
RR(4)
RR(6)
F(4)
F(5)
F(6)
timer
F(6)
RR(6)
RR(7)
F(6)
38
REJ: Detección de Errores (II)
n=3, Wmax=3, Duplex
F(0)
F(1)
Salto Numero de Secuencia
RR(1)
F(0)
F(2)
F(0)
F(1)
F(2)
RR(2)
F(2)
RR(3)
Salto Numero de Secuencia
F(3)
F(4)
F(5)
RR(4)
REJ(1)
RR(5)
F(1)
( )
F(2)
RR(6)
( )
timer
F(3)
RR(3)
RR(4)
F(2)
F(3)
F(2)
F(3)
Nivel de Enlace
n=3, Wmax=3, Duplex
F(1)
REJ(2)
37
REJ: Detección de Errores (I)
REJ(0)
RR(2)
timer
RR(0), P
RR(6), F
RR(3), F
F(5)
RR(6)
F(5)
RR(6)
F(6)
.
.
.
.
.
.
F(3) P
RR(0),
F(4)
F(3)
F(4)
Nivel de Enlace
39
REJ: Detección de Errores (III)
Nivel de Enlace
40
Nivel de Enlace
42
ARQ: rechazo simple
n=3, Wmax=3, Duplex
A
W=4 N=3
F(0)
timer
F(1)
REJ(0)
Trama 0
Trama 1
B
REJ 0
Salto Numero de Secuencia
Trama 0
F(2)
Trama 1
Trama 2
RR 2
RR(0), P
RR(0),
( ), F
Timer
F(0)
F(1)
Trama 3
Trama 4
F(2)
Trama 5
RR(3)
RR 5
RR 0, P
.
.
.
.
.
.
RR 6, F
Trama 7
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
41
7
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
REJ: Tamaño Máximo de Ventana
‹ Wmax=2n-1
‹ Supogamos
ARQ: Rechazo selectivo
n=2. Wmax=4
F(0)
RR(1)
F(1)
Wmax=2n
‹ Rechazo
selectivo de tramas dañadas.
SREJ(n). Igual que REJ pero solo se
retransmiten tramas dañadas.
‹ Mas memoria que rechazo simple.
‹ Lógica de reinserción y envío selectivo.
‹ Tamaño máximo de ventana 2n-1
F(2)
F(3)
F(0)
RR(1)
‹
¿¿ Qué ha pasado ??
™
Se ha recibido todo bien ??
™
Se ha recibido todo (4 últimas tramas) mal ??
™
Ambiguo Æ Solución Wmax=2n-1
Nivel de Enlace
43
SREJ: Tamaño Máximo de Ventana
‹ Wmax=2n-1
‹ Supogamos
‹
‹
timer
Wmax
44
Probabilidad de error de bloque
n=2. Wmax=3
F(0)
F(1)
F(2)
RR(3)
F(0)
SREJ(3)
=2n-1
Nivel de Enlace
‹ Probabilidad
de error de bloque
Peb= 1- (1-p)n
con p=prob. error de bit
n=nº de bit/bloque
q
Receptor supone F(3) perdida, acepta F(0), envía SREJ(3)
Transmisor supone que se perdieron todas las tramas
™
Ambiguo Æ Solución Wmax=2n-1
Nivel de Enlace
45
ARQ: Análisis de Prestaciones
‹ Parada
™
Nivel de Enlace
46
ARQ: Análisis de Prestaciones
y Espera
‹ Rechazo
simple con envío continuo N >
2a+1
Los errores provocan retransmisiones
1 2 3 4 5 3 4
T
Ttx
1
=
U = tx =
Ttotal
N t * (Ttxt + 2Tprop ) N t (1 + 2a )
t t l
Nt Prob
1
1-Perr
2
Perr(1-Perr)
..................
n
Perrn-1(1-Perr)
∞
i −1
N t = ∑ i (1 − Perr ) Perr
=
i =1
U=
1 2
1
1 − Perr
U=
1 − Perr
1 + 2a
Ttx
Ttx
1
=
=
Ttotal N r * (Ttx + 2T prop ) + Ttx N r (1 + 2a ) + 1
Nr = Nt − 1 =
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
3
3
47
Perr
1 − Perr
U=
1 − Perr
1 + 2aPerr
Nivel de Enlace
48
8
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
ARQ: Análisis de Prestaciones
‹ Rechazo
selectivo con envío continuo N >
2a+1
1 2 3 4 5 3 6
1 2
4
Ejemplos:
j p
Protocolo HDLC
5 3
3
U=
Ttx
Ttx
=
= 1 − Perr
Ttotal N t * Ttx
Nivel de Enlace
49
HDLC: High Level Data Link
Control
Protocolos Orientados a Bit
‹ Características
‹ Operación
independiente del código. No
hay códigos de control.
‹ Adaptabilidad a varias configuraciones
™
™
Básicas
Protocolo de nivel de enlace orientado a
bit
Define tres tipos de estaciones
Orden
primaria
secundaria
9 combinada
9
™
2,4 hilos,
™
punto a punto, multipunto
‹ Alto
rendimiento (Datos/control)
‹ Alta seguridad. Tramas protegidas con
mecanismos de control de errores.
™
Respuesta
Ppal
9
2ria
Dos configuraciones de enlace
2ria
No Balanceada
no balanceada (primaria +nsecundarias)
9 balanceada (2 combinadas)
Orden/resp
9
™
tres modos de operación
Orden/resp
Combinada
Respuesta normal (NRM)
9 Balanceado asíncrono (ABM)
9 respuesta asíncrono (ARM)
Combinada
9
Nivel de Enlace
51
Nivel de Enlace
HDLC: Formato de Trama
8
nx8
8 o 16
Flag Dirección Control
variable
Información
52
Campo Dirección
16 o 32
8
FCS
Flag
bits
‹ Tramas
con formato único
‹ Flag (1 octeto): 01111110
‹
Identifica a la estación secundaria que ha
transmitido o que va a recibir la información.
‹
No necesario en enlaces punto a punto.
‹
Formato normal (8 bits) o ampliado (variable).
1
transparencia mediante bit-stuffing
Long: 1 Octeto
‹ Dirección
variable origen o destino
el tipo de trama
‹ CRC (2 o 4 octetos), utilizando CRC-CCITT
o CRC-32
Nivel de Enlace
Long: 2 Octetos
53
8
.....
8
.....
8
0
1
Long: n Octetos
.....
1
1
‹ Control:Determina
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
Balanceada
0
9
.....
16
.....
16
1
9
0
8n
.....
1
Nivel de Enlace
54
9
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Campo de Control
Ejemplos
8
‹
Longitud de 8 bits salvo negociación de
numeración extendido.
‹
Tres tipos de tramas
0
N(s)
N(r)
P/F
‹ RR(2)
11
T
M
N(r)
P/F
P/F
RR(r)
01
REJ(r)
10
RNR(r)
11
SREJ(r)
P
‹ F(3,4)
‹.
16
8
8
8
8
7E FF 00110100
bits
8
7E
16
7E FF 10001011 FCS
8
Supervisión
00
8
7E FF 10000011 FCS
8
‹ RR(2),
Información
N. Secuencia esperado recepción
Bit de Orden/Respuesta
N.secuencia de la trama
1 0
8
bits
8
7E
Variable
16
DATA
bits
7E
.....
No Numerada
M
25
Códigos posibles
Nivel de Enlace
55
Nivel de Enlace
Procedimientos HDLC
ARM
Básico
+
SARM
Mod.8
ABM
Básico
+
SABM
Mod.8
56
Funcionamiento
BASICO
NRM
Básico
+
SNRM
Mod.8
8
FCS
SABM
Orden Respuesta
I
RR
RNR
DISC
‹ Establecimiento
I
RR
RNR
UA
DM
FRMR
1
Identificación XID,RD
Dirección Extendida mod 127
7
2
Rechazo Simple REJ,REJ
Sin respuestas de información ,-I
8
3
Rechazo Selectivo SREJ,SREJ
Sin ordenes de información -I,
9
4
Info. No numerada UI,UI
Numeración extendida SxxME
10
5
Modo iniciación SIM, RIM
Reponer RSET
11
6
Sondeo no numerado UP
del enlace
UA
I(0,0)
I(1,0)
I(2,0)
‹ Transferencia
de datos
I(3,0)
RR(4)
I(4,0)
I(1,5)
I(2,5)
I(3,5)
‹ Desconexión
REJ(2)
I(2,5)
I(3,5)
RR(4)
DISC
UA
Nivel de Enlace
57
Ejemplos
‹
‹
58
Nivel de Enlace
60
Limitaciones
Protocolo de nivel de enlace en redes X.25 LAPB
= HDLC BA 2, 8
‹ Orientado
a entornos centralizados
versiones del protocolo
‹ Sin soporte multiprotocolo
‹ Múltiples
Utilizado en redes IP sobre enlaces punto a punto.
HDLC BA 5. Utilizan tramas de información no
numerada.
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
Nivel de Enlace
59
10
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
Ejemplos
Ejemplos
‹ LLC
es parte de la familia de estándares
IEEE 802 para LAN
‹ La diferencia entre LLC y HDLC es el
formato de trama
‹ En LLC las funciones para controlar el
enlace se dividen en dos capas: MAC y
LLC
‹ La capa MAC incluye dirección origen y
destino
‹ La capa LLC contiene los puntos de
acceso al servicio del origen y destino
‹ LAPD
desarrollado por la UIT-T como parte
de las recomendaciones para RDSI
‹ Proporciona el procedimiento para el
control del enlace de datos sobre el canal
D
‹ Se restringe solo a modo ABM
‹ El campo de dirección es de 16 bits
Nivel de Enlace
61
Nivel de Enlace
Escenario
62
Point-to-Point Protocol: PPP
‹
RTC
Consiste en tres componentes:
™
Mecanismo de encapsulación (RFC 1548) sobre
líneas síncronas y asíncronas (HDLC).
™
Protocolo de control de enlace (LCP):
establecimiento, configuración (negociación de
opciones) mantenimiento y “liberación”
liberación del
enlace. (RFC 1548)
RDSI
PP
P-P
Opcionalmente protocolos de autenticación (PAP
o CHAP)
™ Una familia de protocolos de control de red (NCP)
para protocolos específicos. Existen normas para
IP (RFC1332), OSI, DECNet y AppleTalk.
™
Nivel de Enlace
63
Nivel de Enlace
Escenario via RTC/RDSI
PPP: Formato de trama
‹
‹
‹
‹
‹
‹
‹
‹
‹
Conexión al ISP través de la red (modem)
Negociación del enlace (LCP)
Autenticación (opcional)
Negociación parámetros de Red (NCP). Ej:
dirección IP.
Transferencia de Datos con detección de
errores y
y, opcionalmente
opcionalmente, mecanismos de
retransmisión (ARQ)
Liberación de la conexión del nivel de red
(NCP).
Cierre ordenado del enlace (LCP).
Desconexión del circuito (Módem)
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
64
Bytes
Análogo a HDLC pero orientado a byte/carácter (envío múltiplos de 8 bits (1byte))
1
1
Flag
7E
1
Address Control
FF
03
™ IP
™ LCP
™ NCP
1o2
variable
2o4
Protocol
Information
CRC
Protocol
0021
Datagram IP
Protocol
C021
Link Control Data
Protocol
8021
Network Control Data
1
Flag
7E
‹
65
Flag=HDLC
‹ Address Broadcast (es punto a punto, solo dos estaciones, así no
negocio direcciones nivel enlace)
‹ Mediante LCP se puede reducir el numero de bytes/trama: omisión de
los campos de flag, dirección, reducción del tamaño del campo
protocolo de 2 a 1 byte.
Nivel de Enlace
66
11
Universidad Carlos III de Madrid
Dpto. de Ingeniería Telemática
Ingeniería de Telecomunicaciones. Curso Telemática.
LCP
‹
‹
‹
‹
Mensajes para
negociación
Ejemplo Serial Link IP Protocol: SLIP
Ejemplo
CONFREQ (lista de
parametros
propuestos)
CONFREQ
CONFACK--FIN
‹
CONFACK (ok)
‹
…
Definido para encapsular Datagramas IP sobre
líneas serie (RFC1055).
‹
Muy difundido.
‹
Envía datagrama IP byte a byte añadiendo una
g
(0xc0).
(
)
marca de fin de Datagrama
CONFNACK
CONFREJ (no
entiendo)
CONFNACK (no
soporto eso
parámetros)
‹
CONFREQ
Datagrama IP
CONFREQ
c0
CONFACK--FIN
Para NCP es igual
Nivel de Enlace
‹
67
db
ESC
ESC
END
db dc
db dd
c0
Usado principalmente para accesos a ISP
Nivel de Enlace
68
Ventajas frente a SLIP
Soporta transferencias multiprotocolo.
Soporta detección de errores (CRC)
‹ Soporta identificación de sistemas
conectados mediante el uso del protocolo
de control de red (NCP).
‹ Soporte
S
t d
de mecanismos
i
de
d compresión
ió
‹ Soporte de negociación de parámetros de
enlace (LCP).
‹
‹
™
™
‹
Autenticación (PAP, CHAP)
MultiLink PPP.
Utilizado sobre RDSI, RTC y líneas P-P.
Nivel de Enlace
Prof. Dr. Jose Ignacio Moreno Novella
69
12