Ethernet, capa 2 y 3 de OSI / TCP-IP

Capa Física (1)

Unidad de datos Bits

Dispositivos Concentrador HUB: Repetidor Copia bit a bit.

Capa de Enlace de datos (2) Ethernet

Funciones:

Entramar

Tratamiento de Errores

Le da servicio a la capa de Red (3)

Metodos de Entramado Frame

1 Cuenta de carácter (Bytes)

5 1 2 3 4 | 3 2 1 | 4 1 2 3

Trama 1 |  T 2   |    T3

 

2 Bandera con relleno de caracteres

FLAG 01111110                 ESQ 11100000

A B -> FLAG A B FLAG

A FLAG -> FLAG A ESQ FLAG

A ESQ FLAG B -> FLAG A ESC ESC ESC FLAG B FLAG

 

3 Bandera con relleno de bits: Luego de 5 unos se agrega un cero

10110 -> 01111110 10110 01111110

101111110111 -> 01111110 1011111010111 01111110

 

Dipositivos: Puentes (definición genérica de cualquier dispositivo que une redes de capa dos), Switch, Access Points.

Switch une redes Ethernet. Al conectar en una interfaz un dispositivo Obtengo un enlace full dúplex. No tiene el problema de acceso al medio. Copia las tramas a las interfaces, si no sabe el destino copia a todas las interfaces. Si el CRC está mal no hace el forward.

Puente puede unir redes de distintos tipos.

Unidad de datos Trama

Direcciones MAC. Direcciones físicas. 48 Bits Hexadecimal. Primeros 24 bits del fabricante.

Puente abre trabas y examina.

Switch tiene una tabla de direcciones MAC de los hosts. Tienen unos 4kb y se borran después de un determinado tiempo. Puede haber varias direcciones asociadas a una interfaz.

Espacio de direcciones de nombres planos. Todas las direcciones MAC son iguales.

El switch va anotando en la tabla el puerto donde está el host a medida que van llegando las tramas según su origen.

Servicio Sin Conexión / Sin Confirmación.

Ethernet ieee 802.3

Es una LAN, pensada para operar en un medio difusión broadcast, que tiene un medio compartido (el cable). Trabaja a nivel de trama, una trama especial que se llama trama ethernet.

Ethernet, su nombre viene de Éter (fenómeno físico).

Trabaja con capa 1 y capa 2.

Cuando hay un medio compartido aparece el problema del acceso al medio, quien usa el medio y quién no. Necesitamos que la asignación del canal sea dinámica, para que no esté reservada a nadie y que se le de todo el ancho de banda completo cuando lo necesite.

Esto hace que la capa de enlace se divida en dos.

La subcapa MAC es la que resuelve el problema de acceso al medio.

Protocolo CSMA carrier sens multiple access / CD collision detection.

Usa el medio el que lo encuentra vacío. Escucha que el medio esté libre para empezar a transmitir. Pero puede haber otro host que esté escuchando y también esté libre y empiece a transmitir. Porque la señales en el canal tienen una velocidad en función de 2/3 de c. La propagación de las dos señales, tramas, se mezclan a nivel eléctrico, la potencia de la señal aumenta aproximadamente al doble, esto está indicando que ocurre una colisión. Escucha en el canal que pasa, y en el canal aumenta la amplitud mucho más de la que está inyectando, y dejan de transmitir. Esperan un tiempo aleatorio y vuelven a transmitir. Retroceso exponencial binario 2^i-1, cuanto tengo que esperar después de una colisión. I es la cantidad de colisiones anteriores. El tiempo es discreto, está fraccionado y se mide en ranuras de contención. Por ej. si es la primera colisión 2^1-1 = 1, significa que debe esperar 0 o 1 ranura de contención, si fuera la segunda 2^2-1 debe esperar aleatoriamente entre 0 y 3. Esta es una forma distribuida de resolver el acceso al medio.

Ethernet solo detecta errores, si está corrupta la descarta. Generalmente es la capa de transporte la que verifica si faltan tramas.

Un error puede ser un bit cambiado.

Las estrategias de detección se utilizan en redes fiables.  Se puede utilizar un bit de paridad (cuantos 1 hay, si son par agrega un 1).

Según el modelo de detección de errores se usa por ej. Ethernet usa CRC

La corrección es detectar que la trama está corrupta y corregirla.

La detección y corrección se utiliza dependiendo del medio físico. En los canales ruidosos se usa corrección.

La primera norma de capa física ethernet fue 10 Base 5. Medio físico coaxil amarillo (bus). Diámetro de la red 500mts, con 4 repetidores, total de 2500 mts. 10mb/seg.

T= tiempo en recorrer 2500mts. En esta norma 2t son 51.2 Microsegundos. 1 bit = 0.0000001 seg. 0.1 Microsegundo. A 0.1 Microsegundos x bit en 51,2 Microsegundos entran 512 bits.

Si escucho una colisión en ese tiempo 51.2 Microseg., lo que tarda en ir y volver, esa colisión es mía.

Trama mínima de ethernet 512 bits.

En una trama, de los 512 bits, 7 preámbulo, 1 state of frame sof, 6 dirección destino, 6 dirección origen, 2 longitud, 0 ~ 1500 bytes son datos, 0 ~ 46 Relleno, 4 CRC

En la capa de enlace punto a punto podría funcionar sin direcciones, en ethernet no.

Preámbulo es una señal Manchester cuadrada para sincronizar origen y destino y saber dónde empieza la trama. Básicamente avisa al receptor que se prepare para recibir una trama nueva.

Longitud, indica el tamaño exacto de la longitud del campo datos de la trama para saber dónde termina. (el receptor hace conteo de bytes)

Datos, este campo contiene los datos encapsulados de una capa superior. Debe tener al menos 64 bytes de longitud, sino se rellenará.

Relleno, se utiliza para completar el tamaño mínimo de la trama cuando los datos no llegan a completarla.

CRC, comprobación de redundancia cíclica, código de detección de errores, el que recibe compara con la trama para ver si es válida o no. El switch, si el CRC es incorrecto no hace el forward.

Modulación banda base, esto es que usa un tipo de codificación que se llama Manchester.

Manchester: En un canal de negativa a positiva es 0, de positiva a negativa es un 1 dentro del tiempo de bit, a la mitad del flanco. Se sincroniza con un flanco. A 10mb/seg. se necesita 20 Mhz.

Wireless Norma 802.11

Los modos de operación principales son:

PCF:                                     – Función de coordinación puntual.

  • Modo Infraestructura (manejado)
  • Access Point: administra el medio. Resuelve el problema del acceso al medio

DFS:                                    – Función de coordinación distribuida.

  • Modo AD-HOC. No hay nadie que administre el medio.

Protocolo CSMA / CA Carrier Sens Multiple Access

Resuelve en DCF los problemas de Estación Oculta y Estación Expuesta.

Necesita señalamiento y hace que DFS sea menos eficiente que PCF.

Empieza con el emisor enviando el RTS. Lo ven los que están al alcance. Estos se enteran que el emisor va a estar ocupado y si no son el receptor activan NAV. El receptor envía la señal CTS, avisando que está disponible para enviar, por si hay alguien que está al alcance del receptor y no conoce al emisor, avisando que va a estar ocupado. Los que escuchan el CTS también activan el NAV. En cuanto escuchan el ACK desactivan el NAV. Los que escucharon el RTS y no escucharon el ACK, desactivan el NAV cuando este vence.

RTS: Trama especial “Quiero enviar datos a alguien”.

NAV: Vector de asignación del canal. Cuando un host escucha una señal RTS y CTS activa el NAV para saber que no puede usar el canal.

CTS: Clear to send (libre para enviar)

ACK: Confirmación.

HOST A                                                                HOST B

RTS A-> B

à

CTS B -> A

ß

DATA

à

ß

ACK

Trama

2 Bytes Control de Trama; 2 Duración; 6 Dir 1; 6 Dir 2; 6 Dir 3; 2 Secuencia; 0 … Datos; 4 CRC

Direcciones: Origen, Destino y Access Point Destino.

Bits de Control de Trama: Versión siempre 00; Subtipo RTS, CTS, traba común tipo 10, subtipo 0000; ADS Sistema de distribución Sale de un Access point y va a otro en modo PCF; Mas fragmentos, 1 si no es el último fragmento (se completa en la trama el número de secuencia); Mas Datos avisa que tiene más tramas para enviar; Orden: El que recibe debe procesar en estricto orden; Protegido que esa traba va cifrada.

Capa de Red (3)

Encontrar la forma de enviar un paquete a un host remoto.

Encuentra el camino entre el origen y el destino.  (Ruteo)

Lo router utilizan direcciones de red. (ip con 0 en la dirección del host)

Conecta redes remotas.

Direccionamiento jerárquico, no son iguales todas las direcciones. Las direcciones se pueden agrupar (en redes) (igual que en el servicio postal)

Le da servicio a la capa de Transporte (4)

Servicio Sin Conexión / Sin Confirmación.

No se garantiza, la entrega, el orden, ni que llegue duplicados.

Paquetes.

Forward de paquetes: Tomar paquetes que no son para mí y pasarlo para otro lado.

Los dispositivos de comunicación que trabajan en capa 3 son los Routers

 

El router toma un paquete que le llega por una interfaz de capa 2, desencapsula, saca el paquete, se fija a donde va, arma una trama y lo pasa a otra red.

Tabla de enrutamiento: Indica por que interfaz sale el paquete que entra.

Protocolo IP V4

IP tienen direcciones de 32 bits (4 campos de 1 octeto (8 bits) 2^32

Las direcciones tienen dos campos: Red y Host

Una parte de la dirección dice a qué red pertenece.

La dirección de la Red es donde el campo Host es 0

La dirección de broadcast / difusión es la dirección con el campo Host 255

La máscara nos indica que parte es la red y cuál es el Host.

(En el encabezado del paquete está la dirección origen y dirección destino).

Capa de Transporte (4)

Da servicio a capa de Aplicación