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Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes. Control del Enlace de Datos. Mg. Gabriel H. Tolosa 2005. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes. Control del Enlace de Datos. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes
Control del Enlace de Datos
Mg. Gabriel H. Tolosa
2005
Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes
Tema: El Nivel de Enlace de Datos 1
Control del Enlace de Datos
ETD "A" ETD "B"Enlace de Datos
Conjunto de procedimientos para gestionar y controlar el intercambio de datos entre
equipos adyacentes, creando la ilusión de que existe un enlace (link) confiable
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 2
Factores a Considerar
•Medios de comunicación
•Imperfectos (ruido, atenuación)
•Capacidad finita (ancho de banda)
•Retardo de propagación (distancia)
•Emisor/Receptor
•Tiempo de procesamiento
•Tamaño finito de buffers
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 3
Requisitos/Objetivos
•Estructura de Intercambio
• Tramas (frames)
•Control de flujo
•Control de errores
•Detección
•Recuperación
•Direccionamiento
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 4
Tipos de servicio
•Sin conexión, sin acuse de recibo
•LANs, Voz
•Sin conexión, con acuse de recibo
•Canales inestables
•Con conexión, con acuse de recibo
•Servicio crítico
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 5
Situación #1 - Condiciones
•Transmisión unidireccional
•Transmisor y receptor siempre disponibles
•Canal de comunicaciones libre de errores
•Tiempo de proceso despreciable
Repetir
•Pedir mensaje
•Armar trama
•Enviar trama
Siempre
Transmisor
Repetir
•Esperar trama
•Desarmar trama
•Entregar mensaje
Siempre
Receptor
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Situación #1 - Esquema de transferencia
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1
Mensaje 2
Mensaje 2
Mensaje 3
Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Trama 3
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 7
Situación #2 - Condiciones•Transmisión unidireccional de datos
•Transmisor y receptor siempre disponibles
•Canal de comunicaciones libre de errores
•Tiempo de proceso NO despreciable
Repetir
•Pedir mensaje
•Armar trama
•Enviar trama
•Esperar señal
Siempre
Transmisor
Repetir
•Esperar trama
•Desarmar trama
•Entregar mensaje
•Enviar señal
Siempre
Receptor
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 8
Situación #2 - Esquema de transferencia
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1
Mensaje 2
Mensaje 2
Mensaje 3
Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Trama 3
Señal
Señal
Señal
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 9
Situación #3 - Condiciones•Transmisión unidireccional de datos
•Transmisor y receptor siempre disponibles
•Canal de comunicaciones con posibilidad de errores
•Tiempo de proceso no despreciable
•Pedir mensaje
Repetir
•Armar trama
•Enviar trama
•Disparar Timer
•Esperar evento (señal o timeout)
•Si evento es señal
•Pedir mensaje
Siempre
TransmisorReceptor
Repetir
•Esperar trama (correcta o errónea)
•Si trama correcta
•Desarmar trama
•Entregar mensaje
•Enviar señal
Siempre
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Situación #3 - Esquema de transferencia
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1
Mensaje 2
Mensaje 2
Mensaje 3
Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Trama 3
Señal
Señal
Señal
T0Trama 2
T0
Mensaje 3Trama 3
Señal
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 11
Situación #4 - Condiciones
•Transmisión bidireccional de datos
•Transmisor y receptor siempre disponibles
•Canal de comunicaciones con posibilidad de errores
•Tiempo de proceso no despreciable
Protocolo simétricoRepetir
•Esperar evento (trama, error, timeout)
•Si trama correcta
•Recoge trama
•Si #sec correcto
•Entregar mensaje
•Actualizar #sec
•Si #val correcto
•Pedir mensaje
•Actualizar #val
•Armar trama (#sec, #val)
•Enviar trama
•Disparar Timer
Siempre
0 1 2 3 4 5 6 7
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Protocolo de ventana deslizante
•Mejorar la utilización del canal de comunicaciones
•Eliminar los tiempos de espera (de los ACK)
•Se basa en el envío de n tramas (ventana) antes de recibir conformación 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
T0, T1, T2
0 1 2 3 4 5 6 7RR3
2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
2 3 4 5 6 7 0 1
2 3 4 5 6 7 0 1
T3, T4, T5, T6, T7, T0, T1
RR2
2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
•Módulo (#sec)
•Ventana transmisión (Wt)
•Confirmación
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Control de flujo
•Técnica para controlar la transmisión de manera que el receptor siempre disponga de espacio (buffers) para aceptar nuevos datos entrantes
•Mediante Parada y Espera (Stop and Wait)
•Mediante Ventanas Deslizantes (Sliding Windows)
•Limitaciones y defectos de los mediosBER (Bit Error Rate)
Prob(TOK) = (1 - BER)F (F: Cant. bits de la trama.
Se asume
independencia)
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Control de errores
•Efectos
•Tramas perdidas
•Tramas dañadas
•Bases•Detección
•Confirmaciones positivas
•Expiración de temporizadores
•Confirmaciones negativas
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Control de errores
•Detección de errores
Comprobación de paridad
Comprobación de redundancia cíclica
•Corrección de errores
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 16
Control de errores
k bits n bits
M F
T
•Solicitud de Repetición Automática (ARQ)
•ARQ con parada y espera
•ARQ adelante-atrás-N
•ARQ con retransmisión selectiva
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Técnicas (a nivel de enlace)
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ARQ con parada y espera
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1
Mensaje 2
Mensaje 2
Mensaje 3
Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Trama 3
Señal1
Señal 2
Señal 3
TimeoutTrama 2
Timeout
Mensaje 3Trama 3
Señal 3
Descartar duplicado
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 19
ARQ adelante-atrás-N
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1Mensaje 2
Mensaje 2Mensaje 3
Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Señal 3
Señal Error 4
Trama 3
Mensaje 4
Trama 4
Se descarta la trama 6 y se pide retransmisión desde 5
Mensaje 4
Mensaje 5
Mensaje 6
Mensaje 5
Mensaje 6
Trama 5
Trama 6
Mensaje 5
Mensaje 6
Se retransmiten 5 y 6
Trama 5
Trama 6
Señal 6
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 20
ARQ con retransmisión selectiva
Transmisor Receptor
Mensaje 1
Mensaje 1Mensaje 2
Mensaje 2Mensaje 3
Trama 1
Trama 2
Señal 3
Señal Error 3
Trama 3
Mensaje 4Trama 4
Se indica que hubo un error en la trama 3
Mensaje 4
Mensaje 5
Mensaje 3
Trama 5
Trama 3
Mensaje 5
Mensaje 3Se retransmite
la trama 3 Señal 3
Señal 5
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 21
Cuestiones
•Interpretación del ACK
ACK 0 - Confirmo la cero, espero la 1
RR 0 - Listo para recibir la 0 (confirma las anteriores)
•Acerca de los números de secuencia: Si k bits para # se secuencia en la trama
-Go-Back-N: VentanaMax =2k-1 (para no confundir el ACK con la petición de retransmisión)
Se envían las tramas 0,1,2,3,4,5,6,7
Se recibe RR 0 ¿Confirmó las 8 ó hay que retransmitir desde la 0?
-Retransmisión Selectiva: VentanaMax =2k-1 (retransmisión por expiración de timer)
Se envían las tramas 0,1,2,3,4,5,6
Rx confirma con RR7, pero ésta se pierde
Expira timer en Tx y retransmite desde trama 0
Esto es tomado por Rx como nuevas tramas (no las retransmisiones)
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 22
HDLC, Control del Enlace de Datos de Alto Nivel (Estándar ISO 3309 - ISO 4335)
Características•Tres tipos de estaciones
•Primaria/Secundaria/Combinada
•Configuración
•Balanceada/No Balanceada
•Tres modos de transferencia
•NRM - Modo de respuesta normal
•ABM - Modo balanceado asincrónico
•ARM - Modo de respuesta asincronico
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 23
HDLC - Estructura de la Trama
Tres tipos de tramas
•I: Información
•S: Supervición
•U: No Numeradas
Delimitador Dirección Control Datos FCS Delimitador
8 bits 8 bits 8 ó 16 bits
Variable 16 ó 32 bits
8 bits
0 N(S) P/F N(R)
1 P/F N(R)S
1 P/F MM
N(S): # de secuencia enviado
N(R): # de secuencia recibido
S: bits p/tramas de supervisión
M: bits p/tramas no numeradas
P/F: Bits de poll/final
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 24
Delimitadores
Secuencia de bits 01111110
Bit stuffing 011111010Ejemplo
Secuencia original 011111111011111100
Secuencia c/bit stuffing 01111101110111110100
HDLC - Estructura de la Trama
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 25
Campo de dirección• Identifica las estaciones
Campo de control• Identifica el tipo de trama (+ opciones)
Campo de información• Carga (payload) de la trama (si corresponde)
Campo de FCS• Código de detección de errores (CRC)
HDLC - Estructura de la Trama
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 26
InformaciónInformación (I) Intercambio
SupervisiónReceptor preparado (RR)
Receptor no preparado (RNR)
Rechazo (REJ) Go-Back-N
Rechazo selectivo (SREJ)
No numeradasFijar modo de respuesta (SNRM/SARM/SAMB)
Desconectar (DISC)
Confirmación (UA)
Reset (RSET)
HDLC - Comandos y respuestas
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 27
SABM
UA
Inicio
DISC
UA
I,0,0
I,0,1
Intercambio
I,1,1
I,1,3
I,2,1
I,3,2
I,2,4
I,3,4
RR4
I,3,0
Receptor Ocupado
RNR 4
RR 0, P
RNR 4, F
I,4,0
RR5
RR 0, P
RR 4, F
I,3,0
Rechazo y recuperación
REJ 4
I,4,0
I,5,0
I,4,0
I,5,0
REJ 6
HDLC - Funcionamiento (Ejemplos)
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 28
SDLC Synchronous Data Link Control - IBM
LAPB Link Access Procedure-Balanced - X.25
LAPD Link Access Procedure for D channel - ISDN
LAPF Frame Relay
LAPM Link Access Procedure for Modems - v.42
LLC Logical Link Control - LAN (IEEE)
PPP Point to Point Protocol - Internet
ATM Asynchronous Transfer Mode
Otros protocolos de enlace
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 29
En la pila TCP/IP no se especifica protocolo de enlace alguno, es decir que IP está diseñado para funcionar sobre casi cualquier
enlace que lo soporte (“IP over everything”)
En nivel de enlace en Internet
19941483, 1577ATM
19931490Frame Relay
19901171, 1663PPP
19901188, 1390FDDI
19881042802.x
1984894Ethernet
1983877, 1356X.25
AñoRFCMedio
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 30
Factores a considerar:
a) Retardos•Procesamiento (examinar mensaje)
•Cola (espera por transmisión por un enlace)
•Transmisión (“inyectar” mensaje)
•Propagación (tiempo que tarda 1 bit en recorrer el enlace)
b) Control de Flujo
c) Errores
Análisis de Prestaciones
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 31
Análisis de Prestaciones: Parada y Espera
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 32
Análisis de Prestaciones: Parada y Espera
Tf = Tiempo para transmitir un frame y recibir confirmación
Tf = Ttrans (f) + Tprop+ Tproc+ Ttrans(ack) + Tprop
Tprop = Distancia / Velocidad (mts / mts/s)
Ttrans = Longitud frame / tasa enlace (bits /bps)
Ver animación: Transmission versus PropagationDelay http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/transmission/delay.html
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 33
Análisis de Prestaciones: Parada y Espera
SimplificacionesTproc Se considera despreciable (Procesadores actuales)
Tamaño ACK También despreciable (Comparado al frame de datos)
Entonces:
Sea:
Luego:
tramaT 2T T propf
TT a
trama
prop
)T(2T
T Utramaprop
trama
2a1
1 U
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 34
Análisis de Prestaciones: Parada y Espera
EjemplosModem a 56Kbps, tramas de 1500 bits, enlace de 10 Km
Tprop=10.000/2x108=0.00005Ttrama=1500/56.000=0.0267a=0.0018U = 1/1+2a = 1/1+2x0.0018 = 0.996 ≈ 99.6%
ATM a 155 Mbps, tramas de 424 bits, enlace de 600 KmsTprop=600.000/2x108=0.003Ttrama=424/155 x 106=0.00000273a=1096.7U = 1/1+2a = 1/1+2x1096.7 = 0.0005 ≈ 0.05%
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 35
Análisis de Prestaciones: Ventanas Desliz.
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Tema: El Nivel de Enlace de Datos 36
Análisis de Prestaciones: Ventanas Desliz.