REDES DE DATOS capa 2

1. REDES DE DATOScapa 2 Héctor Fernando Vargas Montoya

2. Capa 2 – Modelo OSI • Define el protocolo de comunicación que usan los nodos de la red, para acceder el medio de transmisión. • Unidad de transmisión: FRAME. • Funciones: Control de acceso al canal (manejo de colisiones, manejo del testigo, etc.), dividir los paquetes recibidos de la capa superior en grupos de bits. Provee mecanismos para detección y corrección de errores. • Protocolos: • LAN - Ethernet (IEEE 802.3), Token Ring (802.5), FDDI, etc. • WAN - SDLC, HDLC, PPP, LAPB.

3. TIPOS DE SERVICIOS • ORIENTADOS A LA CONEXIÓN. • NO ORIENTADOS A LA CONEXIÓN • ORIENTADOS A LA CONEXIÓN: • Un servicio O.C. es aquel que posee tres fases: • Conexión (Connect) • Transferencia (Data) • Desconexión (Disconnect) • Características del servicio: • Servicio Confiable • Garantía de entrega • Corrección de errores • Los mensajes poseen secuencia y siempre llegan en orden • Puede establecer conexiones PERMANENTES o TEMPORALES • Puede ofrecer mecanismos de control de flujo.

4. TIPOS DE SERVICIOS • NO ORIENTADOS A LA CONEXIÓN: • Un servicio N.O.C es aquel que solo posee la fase de transferencia de datos: • Transferencia (Data). • Características del servicio: • Mejor esfuerzo • No hay garantía de entrega • No hay corrección de errores • Los mensajes pueden ser perdidos, duplicados  entregados en desorden • No hay secuencia • Se conoce como servicios DATAGRAMA

5. Framing El proceso de encapsulación de L2 se llama Framing, un Frame es la PDU – (Protocol Data Units)de L2. • Los datosbinarios son flujos de 1s y 0s • El framing buscaabrir el flujobinario en gruposdecifrables : • Campos de inicio y fin • Campos de Direccionamiento • Campo de datos • Campos de QoS Porqueesnecesario el Framing

6. CAPA DE ENLACE FUNCIONES: • Proporcionar una capa de servicio a la capa de red. • Determinar la forma de agrupación de los Bit de la capa física en frame. • Manejar los errores de transmisión. • Regular el flujo de frame para que los receptores lentos no sean inundados. SERVICIOS • Servicio sin acuse sin conexión. • Servicio con acuse sin conexión • Servicio con acuse orientado a la conexión. • Es el mejor servicio ofrecido a la capa de enlace, valida que la conexión sea exitosa antes de enviar los frames. • Hace chequeo de errores para evitar la retransmisión. • Cada frame esta numerado

7. CAPA DE ENLACE SERVICIOS (continuación.) • Servicio con acuse orientado a la conexión. • Se garantiza que cada frame llega a su destino. • Se garantiza que cada frame llegue una sola vez. • Se garantiza que cada frame llegue en el orden adecuado. • Provee un flujo de frame confiables. MARCADO DE TRAMAS • Conteo de caracteres • Caracteres de inicio y fin con relleno de caracteres. • Indicadores de inicio y fin, con relleno de bit. • Violación de codificación de la capa física.

8. CAPA DE ENLACE 1. MARCADO DE TRAMAS: Conteo de caracteres Se pierde la secuencia cuando ocurre un problema físico de transmisión o ruido. 2. MARCADO DE TRAMAS: Relleno de caracteres La transmisión inicia con la adición de caracteres: ASCII DEL (Data link scape) STX (start of test) inicio de testo ETX – Fin del texto Problema: Cuando se transmiten datos binarios: programas objetos o punto flotante

9. CAPA DE ENLACE 3. MARCADO DE TRAMAS: Con relleno de bit CONTROL DE ERRORES Cuando llega un patrón de frame: 11111 La capa inserta 0’ al principio y al final: 0111110 Así, la otra capa sabrá donde comienza y termina cada frame. Llegan 0100111111111111111011101010111111111 Se marcarán: 0100011111011111011111001110101001111101111 • ¿Cómo SABER SI LOS PAQUETES LLEGARON? SI HAY QUE RETRANSMITIR? • Se debe enviar, con cada frame, un número consecutivo y así el receptor, identifica esta secuencia y si no hace falta alguno, solicita retransmisión.

10. CAPA DE ENLACE CONTROL DE ERRORES CRC – Código de redundancia cíclica Para detectar si la información está corrupta (dañada). Principalmente, estos códigos CRC -también llamados códigos polinómicos- usan un polinomio generador G(x) de grado r con n bits de datos binarios (coeficientes del polinomio de orden n-1). CONTROL FLUJO • Se debe controlar que, computadores muy rápidos no saturen los más lentos, para ello en la capa de enlace se implementa un control de flujo. • El receptor, a través del protocolo, indica al transmisor que no envié sin autorización.

11. Protocolos elementales • Simples • Mundo Ideal, no se requieren números de conteos ni códigos de errores. • Stop and wait • Cuando el emisor es más rápido, es necesario parar, esperar y luego seguir enviando. • Ventana deslizante • Es una ventana de duración variable que permite a un emisor transmitir un número de unidades de datos antes de que se reciba un ACK o antes de que ocurra un evento especificado.

12. Protocolos de capa 2WAN HDLC:high-level data link Control, control de Enlace de datos de alto nivel Usa relleno de bit SLIP - Serial Line Internet Protocol:IP de líneas en serie, es uno de los más viejos y ya esta obsoleto. 01111110 Dirección Control Datos Suma de comparación 01111110 PPP- Point –to- point: Generalmente, se utiliza para establecer la conexión a Internet de un particular con su proveedor de acceso a través de un módem telefónico

13. Protocolos de capa 2 PPP- Point –to- point: Autenticación. Generalmente mediante una clave de acceso. Asignación dinámica de IP. Los proveedores de acceso cuentan con un número limitado de direcciones IP y cuentan con más clientes que direcciones. La dirección IP se conserva hasta que termina la conexión por PPP. Posteriormente, puede ser asignada a otro cliente.

14. Protocolos de capa 2 RDSI:IntegratedService Digital Network • Red Digital de Servicios Integrados • Desarrollado por la CCITT (ITU-T). • Evolución del sistema telefónico convencional hacia una red totalmente DIGITAL que INTEGRE múltiples servicios: • Datos, audio y video, etc. • Se clasifica en: • RDSI BANDA ANGOSTA: Orientado al hogar, Canal B: 64 Kbps para información del usuario: datos, llamada, etc • RDSI BANDA ANCHA: Orientado hacia la industria, velocidades superiores a 2 Mbps y hasta 34 Mbps.

15. Circuitos virtuales Los circuitos Virtuales ofrecen una trayectoria de comunicación bidireccional de un dispositivo DTE a otro y se identifica de manera única por medio del DLCI (Identificador de Conexiones de Enlace de Datos). SVCs (Circuitos Virtuales Conmutados) Son conexiones temporales que se utilizan en situaciones donde se requiere solamente de una trasferencia de datos esporádica. • Establecimiento de la llamada • Transferencia de datos • Ocioso • Terminación de la llamada PVCs (Circuitos Virtuales Permanentes). Son conexiones establecidas en forma permanente, que se utilizan en transferencia de datos frecuentes y constantes entre dispositivos • Transferencia de datos • Ocioso

16. FrameRelay • Tecnología de acceso a una red de conmutacion de paquetes. • Tambientecnologia de conmutacion de paquetes orientada a conexion. • Originalmente creado para isdn (rdsi). • Framerelay es un servicio ¨fastpacket (tramas de longitud variable) • Cellrelay: emplea tramas (celdas) de longitud fija. • Es sencillo de implementar porque: • Asume la buena calidad del medio (baja tasa de errores). • No garantiza entrega ni corrige errores. • Tiene un alto desempeño por su simplicidad • Manejo de congestionbasico: (fecn, becn, de). • Se considera una versión mas simplificada y eficiente de x.25 y rdsi banda angosta.

17. FrameRelay • FRAME RELAY OPERA EN UN ESQUEMA ORIENTADO A CONEXIÓN (CIRCUITOS VIRTUALES) QUE PUEDEN SER PVC O SVC. • CADA CONEXION FISICA PUEDE TENER MULTIPLES CIRCUITOS VIRTUALES (PVC’s o SVC’s). • LAS TRAMAS DE UN CIRCUITO VIRTUAL SON IDENTIFICADAS MEDIANTE CAMPOS EN EL ENCABEZADO. • LA RED PUEDE ENRUTAR LAS TRAMAS ESCOGIENDO EL METODO QUE EL PROVEEDOR O EL DISEÑADOR TENGA DISPONIBLE.

18. REDES LAN Es un grupo de equipos que pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica pequeña a través de una red, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es Ethernet). MAC- Media access control • Provee el direccionamiento • Dependiendo de la tecnología de acceso (Ethernet, Token Ring, FDDI), provee lo siguiente • Control de transmisión de datos • Resuelve las colisiones • Prepara el frame de L2 (Framing) • Secuencia de chequeo de Frame (FCS) • Es la dirección física de un dispositivo.

19. DireccionamientoFisico Se utiliza un direccionamiento plano basado en direcciones de 6 bytes estructurados así: 3 bytes para el fabricante. 3 bytes para el identificar cada tarjeta del fabricante. Ejemplo: 00-D0-01-AB-CD-EF Ethernet soporta: Unicast: Direccionar un nodo. Cada NIC tiene su MAC. Multicast: Direccionar un grupo de nodos. Broadcast: Enviar a todo mundo. FF-FF-FF-FF-FF-FF

20. FDDI • Fiber Distributed Data Interface. • Similar a Token Ring. • Orientada al Backbone de la red. • Opera sobre Fibra Optica multimodo con lasers. • Dos anillos operando en sentido contrario para soportar fallas. • Velocidad: 100 Mbps. • Distancia: 200 Km. • Estaciones: 1000 • Codificación: 4B/5B. • No muy utilizada en la actualidad.

21. Protocolos de capa 2 Ethernet-802.3 • Trama Ethernet I desarrollada por DIX (Digital, Intel y Xerox) hacia 1.980. • Dos años después se presenta Ethernet II que es la trama utilizada por TCP/IP. Tambien conocida como ARPA. • Posteriormente la IEEE empezó a desarrollar la norma 802.3 pero Novell no esperó y presentó la trama 802.3. • En 1985 , la IEEE finalizó el desarrollo de la trama 802.3 incluyendo el encabezado 802.2 (LLC: Logical Link Control). • Actualmente las tarjetas de red soportan todos estos tipos de trama, pero se requiere que cada conjunto de estaciones con el mismo protocolo tengan la misma trama. • Velocidad inicial de 10 Mbps

22. Ethernet-Elementos Tarjeta de red, repetidores, concentradores, puentes, los switch, los nodos de red y el medio de interconexión • DTE - Data terminal equipment- Elementos referenciados como finales, tales compPC’s, workstation, printer, file server, etc. • DCE - Data communication equipment Son los generadores de lasseñales, encargados de repetir y transferir a través de la red. Tipos de Medio Coaxial, Par trenzado – RJ45, Fibra óptica,

23. Fast Ethernet Los sistemas fast Ethernet es una aproximación se basaba en subir la velocidad de transmisión de los sistemas originales Ethernet a 100-Mbps, manteniendo el original mecanismo de control de acceso al medio. TIPOS: • -100BASET4 • -100BASETX • -100BASEFX Ventajas: • Tecnología probada. • Migración sencilla. • Solución Flexible. • Bajo coste. • Respaldo de múltiples fabricantes

24. Giga Ethernet Gigabit Ethernet, también conocida como GigE, es una ampliación del estándar Ethernet (802.3ab y 802.3z del IEEE) que consigue una capacidad de transmisión de 1 gigabit por segundo, correspondientes a unos 1000 megabits por segundo de rendimiento contra unos 100 de Fast Ethernet. Acepta finalmente 4 tipos de medios físicos: • Fibra mono-modo • Fibra Multimono • Cable trenzado de cobre • Cable UTP Desventaja Las estaciones de trabajo no soportan estas velocidades, por ellos no aprovechan las velocidades de 1 Gbps. Las ráfagas de tráfico a tal velocidad pueden ocasionar pérdida de paquetes.

25. Otros estándares y tecnologías • IEEE802.2 – LLC Logical link control • IEEE802.3 – Etehernet - CSMA/CD • IEEE802.4 – token bus • IEEE802.5 – token ring • Tecnología FDDI • IEEE 802.11 o Wi-Fi • IEEE 802.16 o WiMAX

26. Tecnologías de Banda Ancha Las tecnologías de banda ancha se pueden clasificar según su medio de transmisión: Alámbrico e inalámbrico. ALÁMBRICO • PAR TRENZADO DE COBRE • RDSI: Red Digital de Servicios Integrados (ISDN en ingles) Fue uno de los primeros conceptos de integración de servicios en el que se hacia una conversión a formato digital para comunicar todo por el mismo canal. La implementación del RDSI en las primeras tres capas del modelo OSI se define de la siguiente manera: • Capa Física:es el cableado usado desde la central telefónica hasta el NT (Network Terminator, Terminador de Red, TR, en español). • Capa de Enlace: Es el formato o código de línea que utilizan los datos para ser transportados y codificados desde la central hasta el NT. • Capa de red:Especifica los procedimientos para establecimiento, mantenimiento y liberación de conexiones de red en la interfaz usuario red de la RDSI.

27. Tecnologías de Banda Ancha • PAR TRENZADO DE COBRE • DSL: Línea Digital de Suscriptor Es una tecnología de transmisión telefónica que transmite datos más rápido a través de las líneas telefónicas de cobre ya instaladas en casas y empresas. La disponibilidad y velocidad de su servicio de DSL puede depender de la distancia que hay entre la casa o negocio a las instalaciones más próximas de la compañía de teléfonos. Algunos tipos de tecnologías de transmisión de la DSL son:

28. Tecnologías de Banda Ancha Tecnologías xDSL

29. Tecnologías de Banda Ancha 2. COAXIAL HFC:Red Híbrida Fibra – Coaxial Está conformada por dos segmentos, el primero constituido por cables de fibra óptica dispuestos a manera de anillos, y el segundo constituido por cables coaxiales dispuestos en forma de árbol. 3. FIBRA PON: Redes Ópticas Pasivas En el caso de usuarios residenciales se despliega la fibra hasta el domicilio del abonado y se le proporciona el servicio de vídeo a través del STB (Set-top Box) SDH: Jerarquía Digital Sincrónica Al ser toda la infraestructura de fibra óptica, se proporciona una transmisión muy segura y libre de errores, con una alta capacidad de transferencia

30. Tecnologías de Banda Ancha INALÁMBRICO 1. MMD: Multipoint Multichannel Distribution Service En una plataforma de microondas terrestres, ES un sistema capaz de entregar tanto TV multicanal, como acceso a Internet y servicios de transferencia de información. 2. LMDS: Local Multipoint Distribution Service Es una tecnología de comunicaciones inalámbricas de banda ancha que se inscribe en el marco del multimedia y se basa en una concepción celular, utilizan estaciones base distribuidas a lo largo de la zona que se pretende cubrir. 3. PCS: Personal Communications Service El servicio de Banda Ancha Móvil representa lo último en evolución tecnológica y el principio de una nueva era en el desarrollo y generación de servicios y contenidos móviles. Es muy propicia en la telefonía celular, con los siguientes beneficios: • Acceso a Internet con la velocidad que se elija. • Accede a todas las funcionalidades de Internet, con movilidad y confianza. • Sin límites de navegación. • Conexión en cualquier lugar.

31. Tecnologías de Banda Ancha INALÁMBRICO 4. WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access Es una tecnología de radio compatible con el estándar IEEE 802.16. Como otras tecnologías de radio, posibilita una conexión inalámbrica y sencilla a Internet. WiMAX también permite el acceso rápido a Internet mediante banda ancha en lugares donde no se puede disponer de una conexión xDSL por cable.

32. Tecnologías de Banda Ancha INALÁMBRICO 5. WiFi: Las redes locales inalámbricas (por sus siglas en inglés WLAN) disponen de un alcance más amplio que las WPAN, normalmente se ubican en edificios de oficinas, restaurantes, tiendas, casas, etc.

33. Tecnologías de Banda Ancha OTRAS TECNOLOGÍAS DE BANDA ANCHA PLC: Power Line Communications Es una tecnología mediante la cual se puede transmitir datos, voz y video, sobre las redes de distribución eléctrica que incluye como medio de transmisión la parte de Baja Tensión del cableado eléctrico dentro de cada domicilio u oficina. Esta tecnología permite el acceso a Internet de Banda Ancha, la Telefonía IP (Voz sobre IP o VoIP) y Video, utilizando la red eléctrica de Baja Tensión.

34. Referencias y bibliografía http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/electronica/Diciembre_1999/Pdf/02_calidad.pdf www.isi.edu/in-notes/rfc2210.txt http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/perfredes/trabajos/trabajos_2003/diffserv/Trabajo%20Final.pdf http://www.it.uc3m.es/cgarcia/articulos/cita2002_diffserv.pdf http://www.monografias.com/trabajos29/informacion-mpls/informacion-mpls.shtml http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html http://www.e-aula.cl/e-learning.php http://www.jalercom.com/cms/front_content.php?idcat=105 http://www.intel.com/cd/network/communications/emea/spa/179913.htm

35. Dominio de broadcast y dominio de colisión

36. Colisión • Que es? : Es el choque eléctrico de dos transmisiones simultaneas sobre un segmento de red. • Que le pasa a la red? La red pierde rendimiento ya que todos los dispositivos deben resincronizar sus relojes para el acceso (algoritmo de Back off). • Donde es típico este problema? En los dispositivos de nivel 1 de OSI ; Medio compartido (ejemplo hub) • Cual es el nivel aceptable en una red de colisiones ? En máximo del 5% del tráfico. • Como se puede solucionar ? Con el uso de dispositivos que operan en el nivel 2 de OSI como los Bridge y los Switches • Portadora : Señal eléctrica en el cable

37. Broadcast • Que es?

38. DISPOSITIVOS DE RED

39. Bridge Son equipos que unen dos redes actuando sobre los protocolos de bajo nivel. • Enlazan entre si segmentos de LAN. • Permite interconectar redes de diferentes topologías y diferentes protocolos a nivel de la capa de enlace • Un puente conecta dos LAN creando diferentes DOMINIOS DE COLISIÓN • Un dominio de Broadcast • Funcionamiento basado en Sw

40. Tarjeta de Red (NIC: Network Interface Card)

41. Switches

43. Características Tecnologías Switching • Switches operan en L2 • “Address Learning” :Aprenden las MAC de los dispositivos que se encuentran en los ptos y son almacenados en una BD de MAC • “Forward/filter decision” : La MAC BD es consultada para comparar la MAC destination del frame • “Loop avoidance”: Consulta de Spanning Tree (Si esta configurado) para evitar loops • Incrementan la disponibilidad del Bw

44. Características Tecnologías Switching • Conmutar los frame de datos • Mantener las operaciones de conmutación • El tráfico no conocido aplican “flooding” • Los Switches son basados en Hw con ASIC (application Specific Integrated Circuit) • Proporcionan configuraciones de Bw Simetrícos y Asimetricos : uso de buffers

45. Beneficios de Switching • Reducción en el numero de colisiones • Comunicación múltiple y simultánea • Conexiones de alta velocidad • Alta densidad de puertos • Incrementa la productividad del usuario • Disminuye la latencia de procesamiento (basado en Hardware) • Manejo de memoria para buffering : port buffering, shared memory buffering.

46. A A A B B B Métodos de Conmutación (Switching) Store and Forward : Se recibe y almacena la trama completa antes de enviarla A B CRC ok? A B A B

47. A A A B B B Métodos de Conmutación (Switching) Cut Through: Una vez recibe la dirección MAC, busca en la tabla de filtrado e inicia la entrega de paquetes. A B Destino ? A B A B

48. A A A B B B Métodos de Conmutación (Switching) Fragment-Free Recibe la dirección MAC y los primeros 64 bit antes de iniciar la transmisión A B 64 bytes A B A B

49. Duplexing SW Full Half Full Server

50. VLAN – Virtual LAN Segmentación tradicional