5: Capa Enlace de Datos5-*Capa Enlace de Datos5.1 Introduccin y servicios5.2 Deteccin y correccin de errores5.3 Protocolos de acceso mltiple5.4 Direccionamiento de capa enlace5.5 Ethernet5.6 Hubs y switches5.7 PPP5.8 Enlaces Virtuales: ATM y MPLS

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5: Capa Enlace de Datos5-*Direcciones MAC y ARPDirecciones IP son de 32-bit: Son direcciones de la capa de redSon usada para conducir un datagrama a la subred destinoDireccin MAC (o LAN o fsica o Ethernet): Son usadas para conducir un datagrama a otra interfaz fsicamente conectada (en la misma red)Son de 48 bits (en mayora de LANs) estn grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

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5: Capa Enlace de Datos5-*Direcciones LANs y ARPCada adaptador de la LAN tiene una direccin nicaDireccin de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF= adaptador

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5: Capa Enlace de Datos5-*ARP: Address Resolution ProtocolCada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARPTabla ARP: mapean direcciones IP/MAC para algunos nodos de la LAN < IP address; MAC address; TTL> TTL (Time To Live): tiempo de expiracin para el mapeo (tpicamente 20 min)1A-2F-BB-76-09-AD58-23-D7-FA-20-B00C-C4-11-6F-E3-9871-65-F7-2B-08-53 LAN237.196.7.23237.196.7.78237.196.7.14237.196.7.88

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5: Capa Enlace de Datos5-*Protocolo ARP: Dentro de la misma LAN (network)A quiere enviar un datagrama a B, y la direccin MAC de B no est en tabla ARP de A.A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP, conteniendo la IP de BDireccin destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FFTodas las mquinas de la LAN reciben la consulta ARP B recibe paquete ARP, y responde a A con su direccin MACLa respuesta es enviada a la MAC de a (unicast)A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacin envejece (times out) La informacin expira a menos que sea refrescadaARP es plug-and-play:Los nodos crean sus tablas de ARP sin intervencin de la administradores

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5: Capa Enlace de Datos5-*Ruteo a otra LANCaminata: envo de datagrama desde A a B va R asume que A conoce direccin IP de B

En router R hay dos tablas ARP, una por cada interfaz (o por cada red LAN)ARB

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5: Capa Enlace de Datos5-*A crea datagrama con fuente A y destino BA usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111.111.111.110A crea una trama enlace de datos con direccin MAC de r como destino, los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a BEl adaptador de A enva la tramaEl adaptador de R recibe la tramaR saca el datagrama IP de la trama Ethernet, y ve que el destino es BR usa ARP para obtener la direccin MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enva a BARB

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5: Capa Enlace de Datos5-*Capa Enlace de Datos5.1 Introduccin y servicios5.2 Deteccin y correccin de errores5.3 Protocolos de acceso mltiple5.4 Direccionamiento de capa enlace5.5 Ethernet5.6 Hubs y switches5.7 PPP5.8 Enlaces Virtuales: ATM y MPLS

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5: Capa Enlace de Datos5-*EthernetTecnologa LAN cableada dominante : Barata!Ms simple que y barata que LANs con token y ATMAvanza en velocidad: 10 Mbps 10 Gbps

Primer borrador de Metcalfe

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5: Capa Enlace de Datos5-*Topologa EstrellaEn los 90 era comn la topologa BusHoy (2005) domina la topologa estrellaElecciones de conexin: hub o switchhub oswitch

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5: Capa Enlace de Datos5-*Estructura de trama EthernetEl adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro protoclo de red) en la trama Ethernet

Prembulo: 7 bytes con patrn 10101010 seguido por un byte con patrn 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor

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5: Capa Enlace de Datos5-*Estructura de Trama EthernetDirecciones: 6 bytesSi el adaptador recibe trama con direccin destino propia o direccin de broadcast (eg paquete ARP), ste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de redde otro modo, el adaptador descarta la trama.Tipo: indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)CRC: chequeado en receptor, si un error es detectado, la trama es simplemente descartada.

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5: Capa Enlace de Datos5-*Servicio no confiable y sin conexinSin conexin: No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx. No confiable: Receptor no enva acks o nacks al adaptador transmisorFlujo de datagramas pasado a la capa de red puede tener vacosLos vacos son llenados si la aplicacin est usando TCPDe otra manera, si falta algn fragmento, IP no podr re-ensamblar el datagrama y lo descarta. Si la ausencia es de un datagrama completo la aplicacin notar el vaco.

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5: Capa Enlace de Datos5-*Ethernet usa CSMA/CDNo hay ranurasSensa por portadora: adaptador no transmite si otro adaptador lo est haciendo.Detecta Colisiones: adpatador transmisor aborta cuando ste detecta que otro adaptador est transmitiendo.Acceso Aleatorio: Antes de intentar una retransmisin el adaptador espera un tiempo aleatorio

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5: Capa Enlace de Datos5-*Algoritmo CSMA/CD de Ethernet 1. El adaptador recibe un datagrama de la capa de red y crea la trama2. Si el adaptador sensa que el canal est libre, ste comienza a transmitir la trama. Si ste sensa canal ocupado, espera hasta que est libre y transmite3. Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisin, se considera transmisin lograda !4. Si el adaptador detecta otra transmisin mientras transmite, aborta y enva una seal de taco5. Despus de abortar, el adaptador entra en backoff exponencial: despus de la m-sima colisin, el adaptador elige un K aleatorio entre {0,1,2,,2m-1}. El adaptador espera K512 periodos de bit y retorna la paso 2

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5: Capa Enlace de Datos5-*CSMA/CD de Ethernet (ms)Seal de taco: asegura que todos los transmisores detecten la colisin; 48 bitsPeriodo de Bit: .1 microsec en 10 Mbps Ethernet ; para K=1023, se esperar alrededor de 50 msec

Backoff Exponencial: Meta: retransmisiones intentan estimar la carga actualAlta carga: espera aleatoria ser mayorPrimera colisin: elige K entre {0,1}; retardo es K 512 periodos de bitsDespus de segunda colisin: elige K de {0,1,2,3}Despus de 10 colisiones, elige K de {0,1,2,3,4,,1023}La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio http://wps.aw.com/aw_kurose_network_3/0,9212,1406348-,00.html!

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5: Capa Enlace de Datos5-*10BaseT y 100BaseTTasas de 10/100 Mbps; llamados fast ethernetT significa Twisted Pair (par trenzado)Nodos se conectan a un hub: topologa estrella; 100 m es la distancia mxima entre nodo y hub.

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5: Capa Enlace de Datos5-*HubsHubs son esencialmente repetidores de capa fsica:Los bit que ingresan por un enlace salen por TODOS los otrosNo la hay almacenamiento y reenvoNo hay CSMA/CD en hub: el adaptador detecta la colisin

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5: Capa Enlace de Datos5-*Codificacin ManchesterUsado en 10BaseTCada bit tiene una transicinPermite que los relojes se sincronicenno requiere reloj centralizado o global entre nodos!Esta es materia de la capa fsica!

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5: Capa Enlace de Datos5-*Gbit EthernetUsa formato de trama Ethernet estndarPermite enlaces punto a punto y va canales broadcast compartidosEn modo compartido usa CSMA/CD; se requiere corta distancia entre nodos por eficienciausa hubs, llamados aqu distribuidores con bufferFull-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a puntoAhora se cuenta con 10 Gbps !

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5: Capa Enlace de Datos5-*Capa Enlace de Datos5.1 Introduccin y servicios5.2 Deteccin y correccin de errores5.3 Protocolos de acceso mltiple5.4 Direccionamiento de capa enlace5.5 Ethernet5.6 Hubs y switches5.7 PPP5.8 Enlaces Virtuales: ATM y MPLS

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5: Capa Enlace de Datos5-*Interconexin con hubsHub de Backbone interconecta segmentos LANExtiende distancia mxima entre nodosPero segmentos de colisin individuales se transforman en un gran dominio de colisinNo se pude conectar 10BaseT y 100BaseThubhubhubhub

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5: Capa Enlace de Datos5-*SwitchesDispositivo de capa enlace de datosAlmacena y re-enva tramas EthernetExamina encabezados de tramas y selectivamente re-enva tramas basado en direccin MAC destinoCuando debe re-enviar una trama, usa CSMA/CD para acceder al mediotransparentehosts no notan la presencia de switchesplug-and-play, y aprenden solosswitches no requieren ser configurados

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5: Capa Enlace de Datos5-*Reenvo Cmo determinar en qu segmento LAN enviar la trama? Similar a problema de ruteo ...123

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5: Capa Enlace de Datos5-*Auto aprendizajeCada switch tiene una tabla de conmutacinEntradas de la tabla del switch: (Direccin MAC, Interfaz, Marca de tiempo)Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min) switches aprenden qu hosts se encuentra en qu interfazCuando una trama es recibida, el switch aprende la localizacin del Tx viendo el segmento LAN de llegadaGraba el par Tx/localizacin en tabal del switch

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5: Capa Enlace de Datos5-*Filtrado y re-envoCuando un switch recibe una trama: Busca en tabla switch usando la direccin MAC destinoif encuentra entrada para el destino then{ if destino est en segmento desde donde lleg trama then descarte trama y refresca direccin origen else re-enve la trama a la interfaz indicada } else { inunde Registre direccin origen }Re-enve en todas la interfaces excepto la de llegada

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5: Capa Enlace de Datos5-*Ejemplo de SwitchesSupongamos que C enva una trama a DEl switch recibe trama de CAnota en tabla del bridge que C est en interfaz 1Debido a que D no est en la tabla, el switch re-enva la trama a interfaces 2 y 3La trama es recibida por D hubhubhubswitchABCDEFGHIDireccininterfazABEG

1123123

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5: Capa Enlace de Datos5-*Ejemplo de SwitchesSupongamos que D responde a C con otra trama.

El switch recibe la trama de DY anota en su tabla que D est en interfaz 2Debido a que C ya est en la tabla, el switch re-enva la trama slo por interfaz 1La trama es recibida por ChubhubhubswitchABCDEFGHIdireccininterfazABEGC11231

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5: Capa Enlace de Datos5-*Switch: Aislamiento de trficoEl uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN (para efectos de colisiones, por ejemplo)El switch filtra paquetes: Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentosLos segmentos pasan a ser dominios de colisin separadosDominio de colisinDominio de colisinDominio de colisin

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5: Capa Enlace de Datos5-*Switches: accesos dedicadosSwitch con muchas interfacesCada host tiene conexin directa al switchNo hay colisiones; full duplex

Conmutacin: puede haber comunicacin A-a-A y B-a-B simultneamente, no hay colisiones

switchAABBCC

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5: Capa Enlace de Datos5-*Ms sobre SwitchesConmutacin cut-through (corte camino): en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamenteSe logra una reduccin de latencia (retardo)Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 10/100/1000 Mbps.

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5: Capa Enlace de Datos5-*Redes InstitucionaleshubhubhubswitchA red externarouterSub-red IPServidor de correoServidor web

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5: Capa Enlace de Datos5-*Switches vs. RoutersAmbos son dispositivos de almacenamiento y re-envoRouters son dispositivos de capa de red (examinan encabezados de capa de red)switches son dispositivos de capa enlace de datos.routers mantienen tablas de ruteo, implementas los algoritmos de ruteoswitches mantienen las tablas de switches, implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

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5: Capa Enlace de Datos5-*Resumen comparativo

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hubs

routers

switches

Aisla

trfico

no

Si

Si

plug & play

Si

no

Si

Ruteo ptimo

no

Si

no

cut

through

Si

no

Si

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