Este documento introduce los conceptos básicos de los protocolos de comunicación, incluyendo tipos de servicios, protocolos y funciones asociadas, unidades de datos de protocolo, gestión de conexión, control de errores, control de flujo y evaluación de eficiencia. Explica conceptos como servicios orientados y no orientados a conexión, detección y corrección de errores, y mecanismos de control de flujo como ventanas deslizantes.

1. TEMA 6: INTRODUCCIÓN A LOS PROTOCOLOS
DE COMUNICACIÓN
➨ Tipos de Servicio
➨ Tipos de Protocolos y funciones asociadas
➨ Unidad de Datos de Protocolo (UDP)
➨ Gestión de la conexión
➨ Control de errores y secuenciamiento
➨ Control de flujo
➨ Estimación de la eficiencia de un protocolo
SCD-Tema 6-2000/01 1

2. Tipos de Servicio
➨ Servicio no orientado a conexión
• Transferencia de información
➨ Servicio orientado a conexión
• Establecimiento (conexión a nivel de........)
• Transferencia de información
• Liberación (conexión a nivel de.........)
SCD-Tema 6-2000/01 2

3. Servicio no orientado a conexión
A B
DATOS
DATOS Transferencia
DATOS
SCD-Tema 6-2000/01 3

4. Servicio orientado a conexión
A B
Establecimiento
Establecimiento
Transferencia
Transferencia
Liberación
Liberación
SCD-Tema 6-2000/01 4

5. Protocolos no orientados a conexión (Funciones)
• Estructurar la UDP de su nivel
• Direccionar máquinas / Identificar procesos
• Detectar errores ⇒ Entrega libre de errores
SCD-Tema 6-2000/01 5

6. Protocolos orientados a conexión (Funciones)
• Estructurar la UDP de su nivel
• Direccionar máquinas / Identificar procesos
• Detectar errores
• Gestión de la conexión
• Control de errores
• Secuenciamiento
• Control de flujo
SCD-Tema 6-2000/01 6

7. UDP - Unidad de datos de protocolo
CABECERA DATOS COLA
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
• Posibles campos de una UDP genérica
SCD-Tema 6-2000/01 7

8. Campos de una UDP genérica (1)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
Identificadores de
F COMIENZO y FINAL F
de la UDP
• Solo en UDP’s de nivel de enlace
SCD-Tema 6-2000/01 8

9. Campos de una UDP genérica (2)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
LONGITUD
• Cuando no está predefinido el tamaño del algún campo
SCD-Tema 6-2000/01 9

10. Campos de una UDP genérica (3)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
DIREC. DESTINO DIREC. ORIGEN
• Direcciones físicas o lógicas
• Direcciones individuales, de grupo o de difusión
SCD-Tema 6-2000/01 10

11. Campos de una UDP genérica (4)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
TIPO DE UDP
• Tipo de UDP, Información o Control y sus campos
asociados
SCD-Tema 6-2000/01 11

12. Campos de una UD genérica (5)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
TIPO DE
PROTOCOLO
• Tipo de protocolo encapsulado ⇒ capacidad multiprotocolo
SCD-Tema 6-2000/01 12

13. Campos de una UDP genérica (6)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
DATOS
• Específico de las UDP’s de Información (I)
• Encapsulado de la UDP de nivel superior
SCD-Tema 6-2000/01 13

14. Campos de una UDP genérica (7)
F LON D.D. D.O. TIPO T.P. DATOS SVT F
SECUENCIA DE
VERIFICACIÓN
DE TRAMA
• Campo de redundancia para detectar posibles errores de
transmisión
SCD-Tema 6-2000/01 14

15. Ejemplos de UDP’s
• Trama HDLC (prot. enlace OSI orientado a conexión)
F Dirección. Control/Tipo DATOS SVT F
Cabecera Cola
• Datagrama UDP (prot. transporte TCP/IP no orientado a conexión)
PROC. ORIGEN PROC: DESTINO
Cabecera
LONGITUD REDUND. Cab.
DATOS
SCD-Tema 6-2000/01 15

16. Tipos de Errores
➨ Estadísticamente independientes
• Tasa de error Pe
➨ Agrupados en ráfagas
• Longitud ráfaga L bits
SCD-Tema 6-2000/01 16

17. Algoritmo de Detección de errores
Mensaje ALGORITMO Redundancia
Redundancia Mensaje
Tx Rx
Mensaje Recibido
Redundancia Rec.
ALGORITMO
Redundancia +
¿IGUALES?
SCD-Tema 6-2000/01 17

18. Códigos de detección de errores
➨ Códigos basados en controles de paridad
• Paridad simple (bit de paridad)
• Paridad transversal (carácter de paridad)
• Paridad doble (bit/carácter de paridad)
➨ Códigos de redundancia cíclica
➨ Códigos de comprobación de suma
SCD-Tema 6-2000/01 18

19. Códigos basados en controles de paridad (1)
• Paridad simple (bit de paridad) Carácter B. P.
• Paridad transversal (carácter de paridad)
Carácter 1
Carácter 2
Carácter n
C. Paridad
Detectan errores impares
SCD-Tema 6-2000/01 19

20. Códigos basados en controles de paridad (2)
• Paridad doble (bit/carácter de paridad)
Carácter 1 B. P.
Carácter 2 B. P.
Cada bit es controlado dos veces,
Carácter n B. P. se detectan errores dobles e impares
C. Paridad 1 B. P.
Los códigos basados en controles de paridad
no son válidos para detectar RAFAGAS DE ERRORES
SCD-Tema 6-2000/01 20

21. Códigos de Redundancia Ciclica (CRC)
• Permiten detectar Ráfagas de Errores
Mensaje Fuente Redundancia
K (n-K)
Mensaje protegido
n bits
Característica: Cualquier combinación válida ha
de ser múltiplo de un cierto valor constante
SCD-Tema 6-2000/01 21

22. Códigos Polinomiales
Para desarrollar los algoritmos de forma más cómoda
• Las secuencias de “0” y “1” se representan mediante
polinomios.
10010010 = x7 + x4 + x
• Las operaciones se realizan en módulo 2
SCD-Tema 6-2000/01 22

23. Caracterización de los CRC
• Por su dimensión (n,K)
n: nº total de bits del mensaje protegido
K: nº de bits del mensaje fuente
• Por el polinomio generador g(x), es el valor constante
del que deben se múltiplo todas las combinaciones válidas.
g(x) → grado n-K
• Por el algoritmo empleado para obtener la redundancia
Algoritmo de Generación Sistemática.
SCD-Tema 6-2000/01 23

24. Capacidad de detección de los CRC
Grado del polinomio generador (n-K), equivalente al nº de
bits de redundancia, determinan la capacidad de detección
de ráfagas de una determinada longitud L.
• Si L < n-K+1, se detectan todas las posibles ráfagas
• Si L = n-K+1, se detectan todas las ráfagas menos una
• Si L > n-K+1, solo se detectan algunas ráfagas
SCD-Tema 6-2000/01 24

25. V.41
Basado en el polinomio generador: x16 + x12 + x5 +1
Como n-K+1 = 17:
• Detecta todas las posibles ráfagas de hasta 16 bits de
longitud
• Detecta todas las ráfagas de 17 bits menos una, la
probabilidad de detección es del 99,997%
• Detecta las ráfagas de más de 17 bits con una probabilidad
del 99,998%.
SCD-Tema 6-2000/01 25

26. Códigos de comprobación de suma (Check Sum)
• La información a transmitir se considera como un
conjunto de palabras de n bits, y la redundancia es otra
palabra de n bits, que inicialmente están a “0”.
• Emisor:
La redundancia se calcula como el complemento a 1 de la
suma en complemento a 1 de las palabras de información.
• Receptor:
Se suman en complemento a 1 tanto las palabras de
información como la de redundancia, y si el resultado es una
palabra con todos los bits a “1”se da por buena.
SCD-Tema 6-2000/01 26

27. Gestión de la conexión
A B
ESTABLECIMIENTO
Transferencia
LIBERACION
Ambas fases se realiza mediante el envío de UDP’s de
control
SCD-Tema 6-2000/01 27

28. Establecimiento Conexión (1)
A B
Solicitud
-E s t a b l .
Establ.
A cep tación-
SCD-Tema 6-2000/01 28

29. Establecimiento Conexión (2)
A B
S o l i c i t u d -E s t a
bl.
NEGOCIACION
AUTENTIFICACION
l.
Acept ación-Estab
SCD-Tema 6-2000/01 29

30. Liberación Conexión
A B
Solicitud
-Liber.
tación -Liber.
Acep
SCD-Tema 6-2000/01 30

31. Fase de transferencia
A B
Establecimiento
Control de errores
TRANSFERENCIA
Secuenciamiento
UDP_I
Control de flujo
Liberación
SCD-Tema 6-2000/01 31

32. Control de errores
• Corrección en el receptor, basada en códigos correctores
• Corrección por retransmisión o ARQ (Automatic
Repeat reQuest) , basada en códigos detectores:
Paro y Espera
Transmisión continua:
Retransmisión No Selectiva (garantiza el
secuenciamiento)
Retransmisión Selectiva (No garantiza el
secuenciamiento)
SCD-Tema 6-2000/01 32

33. Paro y Espera (Sin errores)
• UDP’s: I y CONF/ACK
A B
I(0)
I(0)
0
)
CONF(1
I(1)
I(1)
1
)
CONF(0
I(0)
I(0)
•
•
•
SCD-Tema 6-2000/01 33

34. Paro y Espera (UDP-I errónea)
• UDP’s: I y CONF/ACK
A B
I(0)
Χ I(0)
Time-out
I(0)
I(0)
) 0
CONF(1
I(1)
I(1)
SCD-Tema 6-2000/01 34

35. Paro y Espera (UDP-I perdida)
• UDP’s: I y CONF/ACK
A B
I(0)
I(0)
Time-out
I(0)
I(0)
) 0
CONF(1
I(1)
I(1)
1
SCD-Tema 6-2000/01 35

36. Paro y Espera (Error en CONF/ACK)
• UDP’s: I y CONF/ACK
A B
I(0)
I(0)
0
)
Time-out CONF(1 X
I(0)
I(0)
0 Detecta duplicado
)
CONF(1
I(1)
I(1)
1
SCD-Tema 6-2000/01 36

37. Paro y Espera (UDP-I errónea)
• UDP’s: I , CONF/ACK y RECH
A B
I(0)
Χ I(0)
)
Time-out RECH(0
I(0)
I(0)
) 0
CONF(1
I(1)
I(1)
1
SCD-Tema 6-2000/01 37

38. Transmisión continua (sin errores)
I(0)
I(1)
CONF(1)
I(2) CONF(2)
CONF(3)
SCD-Tema 6-2000/01 38

39. Listas de Retransmisión y de Recepción
Lista de Retransmisión
Lista de Recepción
I(0)
I(0)
I(0)
I(1) I(0)
I(1)
CONF(1) 0
I(1)
I(2)
I(2) I(1) CONF(2) 0 1
I(2) CONF(3) 0 1 2
SCD-Tema 6-2000/01 39

40. Retransmisión No Selectiva (UDP-I errónea)
I(0)
I(1)
CONF(1)
Time-out
I(2)
I(1)
I(2) CONF(2)
CONF(3)
SCD-Tema 6-2000/01 40

41. Superposición
I(0)
I(1)
CONF(1)
CONF(2)
I’(0)
I(0,0)
I(1,0)
CONF(1)
• Las UDP_I permiten
I’(0,2)
confirmar
• I(send, receive)
SCD-Tema 6-2000/01 41

42. Control de flujo
• Mecanismos de ventana deslizante
Limitación de las UDP’s en tránsito
– Ventana de tamaño fijo.
– Ventana de tamaño variable.
• Aviso explícito de sobrecarga :
UDP’s de control específicas
SCD-Tema 6-2000/01 42

43. C.F. por ventana deslizante (K=3)
I(0)
I(0)
I(1) I(0) I(1)
I(1) CONF(O)
I(2) I(1) I(2)
V. LLENA I(3) I(2) I(1) I(3)
I(3) I(2) CONF(1)
V.LLENA I(4) I(3) I(2)
I(4)
I(4) I(3) CONF(2)
V.LLENA I(5) I(4) I(3) I(5)
I(5) I(4) CONF(3)
CONF(4)
I(5)
SCD-Tema 6-2000/01 CONF(5) 43

44. Desplazamiento ventana de emisión (K=3)
0 1 2 3 4 5 6 7 0
I(0) 0 1 2 3 4 5 6 7 0
I(1) 0 1 2 3 4 5 6 7 0
CONF(0) 0 1 2 3 4 5 6 7 0
I(2) 0 1 2 3 4 5 6 7 0
SCD-Tema 6-2000/01 44