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Redes de Computadores
Departamento C.Computación
Universidad de Alcalá 1
TEMA 5
CapaCapadede
ENLACEENLACE
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Capa de Enlace Objetivos
• El objetivo es el transporte de datos de manera fiable y libre de errores, otra función es la de regular el flujo de datos debido a la diferencia de velocidades entre equipos.
• La unidad se denomina TRAMA.
• Proporciona un interface definido de servicios al nivel de red
• Servicios sin acuse sin conexión
• Servicios con acuse sin conexión
• Servicios con acuse orientado a conexión
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Capa de Enlace
Tipos de Enlace • Enlaces Punto a Punto.
• Enlaces Multipunto
A B
A B
C
D
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Capa de Enlace
Tipos de Estaciones
– Primarias (Master).
– Secundarias (Slave).
– Balanceadas.
Tipos de Estaciones
– Centralizados
– Balanceados
– Distribuidos
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Capa de Enlace
Técnicas de Acceso al Medio
– Reserva.
– Sondeo.
– Selección.
– Contienda
– Paso de testigo
Tipos de servicios
– Orientados a conexión.
– No orientados a conexión.
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Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos Los protocolos de enlace de datos pueden
proporcionar control de errores para retransmitir los marcos dañados o perdidos, además de proporcionar control de flujo de manera conveniente.
• Conceptos sobre EficaciaExisten tres clase de errores:
• Aleatorio( ruido blanco o gausiano).
• Ráfagas.
• Desvanecimiento.
Definimos la probabilidad de error de bloque
Peb = 1-(1-p)n
siendo p.- la probabilidad de error de un bit.
n.- número de bits.
si p<< 1 => Peb = p ·n
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Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
• Conceptos sobre Eficacia (cont)Los errores se detectan o corrigen añadiendo
a la trama una información adicional redundante.
El Caudal Eficaz (S, U ó Cef) medirá la eficacia del envío de datos sobre los datos de usuario.
El Tiempo de Transmisión de una trama de datos, ts , viene definido por:
donde m .- número de bits de control de la trama. n .- número de bits de usuario de la
trama.
El Tiempo de asentimiento de una trama de datos tas es
el tiempo transcurrido desde el fin del envío de una
trama hasta recibir la trama de control.
ts = Ls
Vt=
m+n
Vt
tas= 2tp + m
Vt
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• Conceptos sobre Eficacia (cont)El Número medio de Transmisiones de una trama de
datos viene definido por:
El Tiempo de giro es el tiempo que tarda el receptor de
una trama de datos en contestar a la misma.
Nt = 1
1-Peb
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
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• Técnicas ARQ (Automatic Repeat Request)
Este tipo de técnicas permite la retransmisión de la trama errónea valiendose de los códigos detectores de error, ante canales con demasiado ruidoso son poco eficientes.
ARQ SIMPLE (Send/Stop & Wait)Es usado sobre canales semiduplex.
Tp .- Tiempo de propagación de una trama.Tix .- Tiempo de transmisión de una trama.Tip .- Tiempo de proceso en receptor.Tax .- Tiempo de transmisión de ACK.Tap .- Tiempo de proceso en transmisor
Tt = Tix + Tip + Tax + 2Tp
I(n) I(n+1)
I(n) I(n+1)
TX
RX
Tp Tix Tip Tp Tap
Tax
ACK(n) ACK(n+1)
tiempo
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
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ARQ SIMPLE (cont)
I(n) I(n)
I(n) I(n)
TX
RX
ACK(n) ACK(n)
tiempo
Comienza contadorde tiempo
Expira contadorde tiempo
*
I(n) I(n)
I(n) I(n)
TX
RX
1
ACK(n)
tiempo
Comienza contadorde tiempo
Expira contadorde tiempo
*
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
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ARQ SIMPLE (cont)La eficacia del método viene dada por
donde a= Tp/Tt
si consideramos la probabilidad de error, tendremos
ARQ Envío Selectivo (Go Back-N)Se utiliza sobre canales semiduplex. Las tramas se
envían numeradas y de forma continua y su numeración será de 0 a m-1.
La ventana deslizante son los números de secuencia de trama que en un momento dado están en memoria pendientes de asentimiento, su tamaño máximo es N = m-1 para evitar duplicidades de ramas en el receptor. Los asentimiento viene numerados. ACKn y NACKn.
S =1
1 + 2a
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
S =1-p
1 + 2a
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ARQ Envío Selectivo(cont)La superposición o Piggybacking es una técnica que se
usa para mejorar la eficacia cuando se dispone de canales Full-Duplex.
El throughtput ideal máximo
viene dado por :
Si hacemos tt = 1 entonces a = tp
• Luego si N > 2a+1 la confirmación retorna antes de finalizar la ventana luego S= 100%
• Si N < 2a + 1 se acepta la ventana de emisión en un tiempo to +N
Sin embargo si añadimos la probabilidad de error obtendremos:
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
S =N
1 + 2a
S =1-p
1 + 2ap
S =N(1-p)
(1 + 2a)(1-p+Np)
si N >= 2a+1
si N < 2a+1
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ARQ Envío Selectivo(cont)N > 2a+1
N < 2a+1
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
to
to+a
to+a+1
to+2a+1
comienzo delprimera frame
Frame a Frame 1Frame 2.................................
Frame a+1 Frame 2Frame 3.................................
comienzo del ACK primera frame
Frame 2a+1 Frame a+2Frame a+3.................................
ACK 1
to
to+a
to+a+1
to+2a+1
comienzo delprimera frame
Frame a Frame 1Frame 2.................................
Frame a+1 Frame 2Frame 3.................................
comienzo del ACK primera frame
Frame N Frame a+2Frame a+3
ACK 1
.......................
..........
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ARQ Envío Continuo (Selective Repeat)Se utiliza sobre canales duplex.Se solicitará el reenvío
de aquellas tramas erróneas, pudiendo entonces llegar desordenadas.
La eficacia del método viene expresada :
siendo p la probabilidad de error.
Capa de Enlace Protocolos Elementales de
Enlace de Datos
S = 1-p
S =N(1-p)
(1 + 2a)
si N >= 2a+1
si N < 2a+1
ACK
1 2 3 4 5 2 7 0 1 2 0 4
1 6
2 0
TX
RXNACK
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El tratamiento y corrección de errores es otra de las labores de la capa de enlace.
– Códigos DetectoresParidad
Checksum Block
CRC
– Códigos CorrectoresHamming
Capa de Enlace Tratamiento de Errores
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Se utilizan para comunicar con el nivel par del interlocutor estableciendo sincroniza-ción y control de comunicación.
HDLCHDLC (High Level Data Link Control)– Protocolo orientado al bit.– Utilizados en enlaces de alta y baja capacidad.– Alta seguridad
Una variante es LAPB utilizada en X.25
La estructura de la trama es
Las tramas de control son similares a LAPD de X.25 referidas en el Tema 3
La superposición o Piggybacking es una técnica que se usa para mejorar la eficacia.
Capa de Enlace Protocolos de Enlace de Datos
Guion DIRECCIÓN CONTROL DATOS CRC Guion
8Bits 8 ó 16Bits 8 ó 16Bits 0 a N 16 ó 32 Bits 8Bits
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HDLCHDLC (cont.)Algunas variantes utilizan subconjuntos de órdenes las
cuales se agrupan en tres grupos:
– UA.- Modo Asíncrono
– UN.-Modo Normal
– BA.- Modo Balanceado Asíncrono(X.25)
Ejemplo:
UN,3,4 Modo normal, rechazo selectivo, Información no numerada
BA,2,8 Modo balanceado asíncrono, rechazo simple, Sin respuesta en la trama de información.
Capa de Enlace Protocolos de Enlace de Datos
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PPPPPP (Point-to-Point Protocol)Es un protocolo de enlace para las líneas punto a punto
definido en RFC 1661, realiza detección de errores, reconoce múltiple protocolos, permite la negociación de IP en el momento de la conexión.
El formato de trama es similar a HDLC
En el campo protocolo indica la clase de paquete que contiene:
• si comienza por 0 son protocolos de la capa de red tales como IP, IPX, OSI, CLNP, XNS.
• si comienza por 1 se utiliza para otros protocolos.
Capa de Enlace Protocolos de Enlace de Datos
01111110DIRECCIÓN11111111
CONTROL00000011 DATOS CRC 01111110
8Bits 8 Bits 8 Bits 0 a N 16 ó 32 Bits 8Bits
Protocolo
16 ó 32 Bits
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En las redes de área local la capa de enlace se divide en dos subniveles
Los estándares IEEE están relacionados con el modelo ISO como muestra la figura
Capa de Enlace LAN y Enlace de Datos
Capa de RED
802.2
MAC
Capa de FÍSICA
Capa de ENLACE
Logical Link Control
Medium Acces Control802.3
CSMA /CD
4
802.4
TOKEN BUS
802.5
TOKENRING
Capa FÍSICA
MÉDIO DE TRANSMISIÓN
Capa de RED
LLC
MAC
Capa de FÍSICA
Capa de ENLACE
Logical Link Control
Medium Acces Control
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• MAC en 802.3– Se utiliza CSMA-CD – No comprueba errores– No existen tramas de control
MAC en 802.5
SD .- Delimitador de comienzo ED .- delimitador de fin.
AC .- Control de acceso FS .- Estado de la trama.
FC .- Control de trama
Las direcciones y CRC son similares a 802.3.
Capa de Enlace LAN y Enlace de Datos
Comienzotrama
DESTINO ORIGEN DATOS CRCFin
trama
2 ó 6 Bytes 2 ó 6 Bytes 46 a 1500 Bytes
LONG.DATOS
2 Bytes8 Bytes 4 Bytes 8 Bytes
SD AC FC
1 Bytes 1 Bytes1 Bytes
TOKEN
DESTINOORIGEN DATOS CRC
2 ó 6 Bytes 2 ó 6 Bytes VARIABLE 4 Bytes
SD AC FC
1 Bytes 1 Bytes1 Bytes
ED FS
1 Bytes1 Bytes
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• LLCNo independiza del método de acceso al medio proporcionando
servicios al nivel de red, orientados a conexión o no orientados a conexión.
– No orientados a conexiónL_DATA.request (local-address, remote address, l_sdu, service_class)
L_DATA.indication (local-address, remote address, l_sdu, service_class)
– Orientados a conexión• Conexión
L_CONNECT.request (local-address, remote address, service_class)
L_CONNECT.indication (local-address, remote address, service_class)
L_CONNECT.response (local-address, remote address, service_class)
L_CONNECT.confirm (local-address, remote address, service_class)
• TransferenciaL_DATA_CONNECT.request (local-address, remote address, l_sdu)
L_DATA_CONNECT.indication (local-address, remote address, l_sdu)
L_DATA_CONNECT.response (local-address, remote address, l_sdu)
L_DATA_CONNECT.confirm (local-address, remote address, l_sdu)
• ConexiónL_DISCONNECT.request (local-address, remote address)
L_DISCONNECT.indication (local-address, remote address, reason)
L_DISCONNECT.response (local-address, remote address)
L_DISCONNECT.confirm (local-address, remote address,status)
Capa de Enlace LAN y Enlace de Datos
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• LLC (CONT)
Servicios básicos
Capa de Enlace LAN y Enlace de Datos
L_DATA.request
L_CONNECT.request
L_DATA.indication
usuario corresponsal
L_CONNECT.indication
L_CONNECT.response
L_CONNECT.confirm
NOC
OCconnect
dataL_DATA_CONNECT.request
L_DATA_CONNECT.indication
L_DATA_CONNECT.confirm
L_DATA_CONNECT.response
disconnectL_DISCONNECT.request
L_DISCONNECT.indication
L_DISCONNECT.confirm
L_DISCONNECT.response
LLC