El documento describe los conceptos fundamentales del nivel de enlace de datos, incluyendo direccionamiento, control de errores, disciplina de línea y entramado. Explica cómo se detectan y corrigen errores mediante métodos como paridad, CRC y ARQ. También describe cómo se gestiona el acceso al medio en redes compartidas usando técnicas como CSMA/CD.

1. PLANIFICACIÓN Y ADMINISTRACIÓN DE REDES - 1º CFGS ASIR PROFESORA: Angélica Fernández Roza UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

2. Índice: El nivel de enlace: funciones. Direccionamiento. Control de errores. Disciplina de línea. Entramado. UNIDAD x. Título.

3. Recordatorio … Cables. Conectores. Nivel de corriente. Funciones de los pines. Envía la información en forma Bits independientes (ceros y unos) ¡Hasta ahora hemos sólo estudiado esto!

4. El nivel de enlace. La capa de enlace de datos aísla de manera efectiva los procesos de comunicación en las capas superiores desde las transiciones de medios que pueden producirse de extremo a extremo. Un paquete se recibe de un protocolo de capa superior y se dirige a éste, en este caso IPv4 o IPv6, que no necesita saber qué medio de comunicación utilizará. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

5. El nivel de enlace. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

6. El nivel de enlace. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

7. El nivel de enlace. El nivel de enlace es el nivel 2 de red. La unidad de datos recibe el nombre de trama. Las funciones del nivel de enlace son: Direccionamiento: asignar direcciones a las máquinas en una LAN. Control de errores: control de errores dentro de una LAN. Disciplina de línea: en medios compartidos, decide quién accede. Entramado: agrupa los bits en tramas. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

8. El nivel de enlace. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

9. Control de errores. Esta función establece los mecanismos necesarios para: Detectar errores en la transmisión de los bits de cada trama, es decir, detectar cuando un bit o varios bits de una trama se han modificado durante la transmisión.

10. Control de errores. Corregir errores cuando se ha detectado su existencia. Los errores de tipo “ no se recibe una trama completa” o “ se ha perdido o no ha llegado una trama” también se solucionan con la función de control de errores usando un protocolo como el ARQ.

11. Detección de errores. Función de detección de errores: Para que se puedan detectar errores, el emisor tiene que añadir en las tramas un campo código de detección de errores aplicando a la trama un determinado algoritmo. Un código de este tipo es CRC. El receptor analiza el campo código de detección de errores, le aplica un determinado algoritmo al campo de detección de errores y al resto de la trama para detectar errores en la transmisión. Si se detectan errores, no se pasa la información de la trama al nivel superior.

12. Función de corrección. Función de corrección de errores: Si el código de detección de errores sirve también para corregirlos, el receptor aplica el algoritmo de corrección para corregir el bit fallido en la trama. Una vez corregido asume que la trama se recibió correctamente y pasa el paquete al nivel superior. Un código de este tipo es CÓDIGO HAMMING. Un sistema de este tipo se dice que es de corrección de errores hacia adelante. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

13. Función de corrección. Si los errores no se corrigen en el receptor, éste debe informar al emisor de error en la trama para que dicho emisor solucione el error reenviando la trama. Se dice que éste es un sistema de corrección de errores hacia atrás y el protocolo más común de este tipo es ARQ. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

14. Métodos de detección. Un error es cada una de las diferencias entre el dato correcto y el que se recibe. Para detectar errores es necesario añadir una redundancia que permita determinar mediante algún algoritmo que la información recibida no es correcta. REDUNDACIA , es la información extra que se envía para la detección/corrección de errores y que no sería necesaria si podemos garantizar la ausencia de fallos. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

15. Redundancia. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

16. Métodos de detección. Para detectar errores debidos a la modificación de bits de las tramas durante su transmisión se utilizan distintos sistemas. Todos ellos consisten en añadir bits de control de errores a las tramas. Algunos de estos sistemas son: Paridad simple o vertical (VRC) Paridad horizontal (LRC) Paridad doble (VRC-LRC) CRC Checksum UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

17. Tipos de errores.

18. Paridad simple o vertical (VRC) A una secuencia de bits de información , generalmente un byte, añade un bit de control llamado de bit de control paridad. Si el sistema de paridad es par, el bit debe ser tal que el número total de bits (información + bit de control) de valor 1 sea par. Se hace la función lógica XOR entre todos los bits de información para calcular el bit de paridad. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

19. Paridad simple o vertical VRC. Si el sistema de paridad es impar, el bit debe ser tal que el número total de bits (información + bit de control) de valor 1 sea impar. El receptor comprueba en cada secuencia (bits de información+ bit de control) la paridad es correcta. Este sistema no permite detectar errores cuando se producen en un número par de bits de la misma secuencia de control.

20. VRC UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

21. Verificación de redundancia longitudinal o LRC Un bloque de bits se divide en filas y se añade una fila de bits de redundancia según la paridad elegida. Esto incrementa las posibilidades de detectar errores de ráfaga. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

22. Verificación de redundancia cíclica o CRC. También se le llama código polinómico porqué está basado el sistema de obtención del código en las divisiones polinómicas. A cada trama transmitida se añade un código CRC. El código CRC se obtiene del resto de la división binaria de los bits de información y un divisor de valor fijo llamado polinomio generador.

23. Verificación de redundancia cíclica o CRC. CRC se basa en la división binaria. Se añade a cada bloque de datos una cadena de bits redundantes que hacen que la cadena de bits completa sea exactamente divisible (resto = 0) por un polinomio binario (polinomio generador).

24. Polinomios Añadir a los bits de la trama N ceros (siendo N+1 el número de bits del divisor o polinomio generador). Dividir mediante restas XOR el resultado en binario entre el polinomio generador. Tomar los N bits menos significativos (podría haber N+1) del resto final de la división como CRC. Sustituir el CRC obtenido por los ceros añadidos en la trama. Enviar la trama con el CRC.

25. CRC

26. Polinomios CRC estándar.

27. Checksums o sumas de comprobación. Generador de suma de comprobación: Se suman segmentos de datos de n bits en complemento a 1 de forma que la longitud de la suma sea también n, y se complementa ese total antes de anexarlo al bloque de datos. De esta forma el bloque resultante debe sumar 0. Comprobador de suma de comprobación: Se divide el bloque en secciones de n bits y los números resultantes se suman en complemento a 1. El resultado de la suma debe ser 0 si no ha habido error. Es un procedimiento barato, pero la cobertura es limitada.

28. Checksums o sumas de comprobación.

29. Corrección de errores o ARQ. Hasta ahora sabemos como detectar si hay errores en los datos transmitidos. ¿Qué ocurre si hay un error? Pues hay que corregirlo. La corrección de los errores en cada trama se consigue por retransmisión de la trama. El método se llama ARQ, Automatic Repeat Request. Parada y espera con ARQ. Ventana deslizante con ARQ. Vuelta atrás n con ARQ. Rechazo selectivo con ARQ.

30. Corrección de errores. Se basa en: Envío de tramas de confirmación positiva desde el receptor cuando las tramas no tienen errores. Las tramas de confirmación se llaman ACK (Acknowledgement-reconocimiento). Envío de tramas NACK de confirmación negativa cuando se ha recibido una trama con errores. Retransmisión de trama cuando se ha producido la expiración de un tiempo de espera de respuesta (time-out) de una trama enviada o cuando se ha recibido una confirmación negativa (NACK).

31. Control de errores. Los errores que se pueden producir son: Trama errónea. Trama perdida. ACK perdido.

32. Parada y espera con ARQ. Cuando el emisor envía una trama, espera a recibir una respuesta de confirmación (ACK) de la trama desde el receptor. Cuando recibe esa respuesta, envía la siguiente trama. Si no llega la respuesta dentro de un tiempo límite (time-out), el emisor procede a reenviar la trama anterior (control de errores, interpreta que la trama no llegó a su destino). Si se recibe una trama de no aceptación o rechazo (NACK) se interpreta que la trama anterior no era válida, y que el receptor está preparado para recibir. El emisor reemite la trama anterior.

33. Parada y espera con ARQ.

34. Ventana deslizante. El emisor envía un conjunto de tramas antes de recibir alguna aceptación o confirmación. Al número máximo de tramas que se pueden enviar sin recibir ninguna confirmación se le llama tamaño de la ventana o ventana Las tramas se identifican o numeran para poder saber que última trama se ha recibido correctamente y cual se espera recibir a continuación. Se numeran en módulo n, es decir, de 0 a n-1. Este número n debe ser mayor que el tamaño de la ventana.

35. Ventana deslizante.

36. Ventana deslizante: vuelta atrás

37. Ventana deslizante: vuelta atrás

38. Ventana deslizante. El número de una trama se denomina número de secuencia. Para cada trama hay un tiempo de espera máximo. Si transcurre ese tiempo sin respuesta, se reemite esa trama y las siguientes. Si se recibe respuesta de error de una trama se reenvía esa trama y las siguientes.

39. Ventana deslizante: rechazo selectivo

40. Simulador ARQ. http://elqui.dcsc.utfsm.cl/util/redes/selective-repeat-java/ErrorControl/index.html UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

41. Ejercicio: Otra de las funciones que se le atribuye al nivel de red es el de control de flujo. ¿En qué consiste el control de flujo? Explica, a partir de las técnicas ARQ, las técnicas de control de flujo del nivel de enlace. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

42. Direccionamiento: MAC Address Es la dirección física de un equipo. Es única para cada tarjeta de red. En principio no se puede cambiar, viene puesta de fábrica. Consta de un total de 6 bytes normalmente escritos en hexadecimal. Cada equipo conectado a la red tiene una. Ejemplo: 00 04 A5 76 8F 31 Es la dirección que se usa dentro de una LAN.

43. Obtención de dirección mac.

44. Obtención de dirección mac. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

45. Entramado UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

46. Entramado El entramado consiste en el formateo de datos para la transmisión Los niveles de enlace de entidades homólogas intercambiarán tramas. Las tramas están compuestas por campos. Un ejemplo de cómo podría ser una trama sería:

47. Entramado UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

48. Entramado. Es necesario especificar dónde empieza y dónde acaba una trama. Existen varios métodos: Cuenta de caracteres. Caracteres de inicio y de fin. Secuencias de bits de inicio y de fin.

49. Entramado. Cuenta de caracteres: consiste en añadir a cada trama, el número de caracteres que contiene. No es muy fiable, ya que cualquier error en un bit tanto de la trama como de la cuenta da lugar a problemas.

50. Entramado. Caracteres de inicio y fin: técnica usada por el protocolo Bisynch (BSC). Se envían unos caracteres especiales que marcarán el comienzo y final de la trama. Esos caracteres serán: DLE-STX (Data Link Scape-Start Text) y DEL-EXT. En caso de que se quieran enviar datos que contengan estos mismos caracteres se enviar el DLE duplicado, de modo que el receptor sabe que ha de descartar uno.

51. Entramado. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

52. Entramado. INICIO de trama FIN de trama ????

53. Entramado. Secuencia de bits de inicio y fin: técnica usa en el protocolo HDLC. Consiste en enviar el patrón 01111110 al comienzo y al final de cada trama. ¿Qué ocurre si esa cadena está dentro de los datos a enviar? El mecanismo que permite enviar ese patrón dentro de los datos será el introducir un 0 cada vez que sen envíen cinco 1. De ese modo el receptor descartará ese 0 . Esto se conoce como bit stuffing . UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

54. Entramado UNIDAD 2. Arquitecturas de red. Aquí hay 16 unos Bit Suffing: Se introduce un 0 cada cinco 1s.

55. Entramado. UNIDAD 2. Arquitecturas de red. HDLC: Utiliza como delimitadores de inicio y fin la secuencia (flag) 01111110. ¿Qué es FCS?

56. Disciplina de línea. Si tenemos un enlace dedicado no hay problema en saber quien utilizará un medio de transmisión. Si por el contrario, tenemos medios compartidos como ocurre por ejemplo en la topología en bus: problema!! El nivel de enlace será el encargado de solucionarlo. El nivel de enlace decidirá quien debe enviar en cada momento. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

57. Disciplina de línea: técnicas. Acceso aleatorio. Varias estaciones de la misma categoría intentan acceder al medio. No existen condiciones preestablecidas sobre quien envía primero por lo que se pueden producir conflictos. Una colisión se produce cuando dos estaciones envían señales de manera simultánea. Para corregir este problema las hay diversas técnicas. UNIDAD 2. Arquitecturas de red.

58. Disciplina de línea: CSMA/CD CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection es un protocolo para resolver colisiones . MA= Acceso Múltiple : Hay muchas compartiendo el medio. CS= Detección de portadora : Hay alguien transmitiendo? CD= Detección de Colisiones: si se detecta colisión, se retransmiten datos. CS MA CD

59. Disciplina de línea. Las técnicas de acceso aleatorio son: Aloha. CSMA CSMA/CD CSMA/CA Ejercicio: ¿En qué consiste cada técnica? Explicarla brevemente. ¿En qué tecnologías se aplica cada una?