Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes

1. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control del Enlace de Datos Mg. Gabriel H. Tolosa 2005

2. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control del 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 1

3. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 2

4. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Requisitos/Objetivos • Estructura de Intercambio • Tramas (frames) • Control de flujo • Control de errores • Detección • Recuperación • Direccionamiento Tema: El Nivel de Enlace de Datos 3

5. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 4

6. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 • Repetir • Esperar trama • Desarmar trama • Entregar mensaje • Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 5

7. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #1 - Esquema de transferencia Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Mensaje 2 Trama 2 Mensaje 2 Mensaje 3 Trama 3 Mensaje 3 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 6

8. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 • Repetir • Esperar trama • Desarmar trama • Entregar mensaje • Enviar señal • Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 7

9. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #2 - Esquema de transferencia Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Señal Mensaje 2 Trama 2 Mensaje 2 Señal Mensaje 3 Trama 3 Mensaje 3 Señal Tema: El Nivel de Enlace de Datos 8

10. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 • Repetir • Esperar trama (correcta o errónea) • Si trama correcta • Desarmar trama • Entregar mensaje • Enviar señal • Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 9

11. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #3 - Esquema de transferencia Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Señal Mensaje 2 Trama 2 T0 Trama 2 Mensaje 2 Señal Mensaje 3 Trama 3 Mensaje 3 Señal T0 Trama 3 Mensaje 3 Señal Tema: El Nivel de Enlace de Datos 10

12. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #4 - Condiciones • Protocolo simétrico • Repetir • 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 • Transmisión bidireccional de datos • Transmisor y receptor siempre disponibles • Canal de comunicaciones con posibilidad de errores • Tiempo de proceso no despreciable Tema: El Nivel de Enlace de Datos 11

13. 0 2 2 2 2 0 0 2 0 2 1 3 3 1 3 1 3 3 3 1 4 2 2 2 4 4 2 4 4 4 5 3 5 5 3 5 3 5 5 3 4 4 4 6 6 6 6 6 4 6 7 5 5 7 5 7 7 7 5 7 6 6 0 6 6 0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 1 7 1 7 7 Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 T0, T1, T2 RR3 • Módulo (#sec) • Ventana transmisión (Wt) • Confirmación T3, T4, T5, T6, T7, T0, T1 RR2 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 12

14. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 13

15. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control de errores • Limitaciones y defectos de los medios • BER (Bit Error Rate) • Prob(TOK) = (1 - BER)F • (F: Cant. bits de la trama. • Se asume • independencia) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 14

16. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control de errores • Efectos • Tramas perdidas • Tramas dañadas • Bases • Detección • Confirmaciones positivas • Expiración de temporizadores • Confirmaciones negativas Tema: El Nivel de Enlace de Datos 15

17. M F k bits n bits T Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control de errores • Detección de errores • Comprobación de paridad • Comprobación de redundancia cíclica • Corrección de errores Tema: El Nivel de Enlace de Datos 16

18. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Técnicas (a nivel de enlace) • Solicitud de Repetición Automática (ARQ) • ARQ con parada y espera • ARQ adelante-atrás-N • ARQ con retransmisión selectiva Tema: El Nivel de Enlace de Datos 17

19. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes ARQ con parada y espera Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Señal1 Mensaje 2 Trama 2 Timeout Trama 2 Mensaje 2 Señal 2 Mensaje 3 Trama 3 Mensaje 3 Señal 3 Descartar duplicado Timeout Trama 3 Mensaje 3 Señal 3 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 18

20. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes ARQ adelante-atrás-N Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Mensaje 2 Trama 2 Mensaje 3 Mensaje 2 Trama 3 Mensaje 3 Señal 3 Mensaje 4 Trama 4 Mensaje 5 Trama 5 Mensaje 4 Mensaje 6 Trama 6 Señal Error 4 Se descarta la trama 6 y se pide retransmisión desde 5 Se retransmiten 5 y 6 Mensaje 5 Trama 5 Mensaje 6 Mensaje 5 Trama 6 Mensaje 6 Señal 6 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 19

21. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes ARQ con retransmisión selectiva Señal 3 Mensaje 1 Trama 1 Mensaje 1 Mensaje 2 Trama 2 Mensaje 3 Mensaje 2 Trama 3 Mensaje 4 Trama 4 Mensaje 5 Mensaje 4 Trama 5 Mensaje 5 Se indica que hubo un error en la trama 3 Señal Error 3 Se retransmite la trama 3 Mensaje 3 Trama 3 Mensaje 3 Señal 3 Señal 5 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 20

22. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 21

23. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 22

24. 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 S P/F N(R) 1 M P/F M Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Estructura de la Trama • Tres tipos de tramas • I: Información • S: Supervición • U: No Numeradas 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 23

25. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Estructura de la Trama Delimitadores Secuencia de bits 01111110 Bit stuffing 011111010 Ejemplo Secuencia original 011111111011111100 Secuencia c/bit stuffing 01111101110111110100 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 24

26. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Estructura de la Trama • 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) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 25

27. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Comandos y respuestas Información Información (I) Intercambio Supervisión Receptor preparado (RR) Receptor no preparado (RNR) Rechazo (REJ) Go-Back-N Rechazo selectivo (SREJ) No numeradas Fijar modo de respuesta (SNRM/SARM/SAMB) Desconectar (DISC) Confirmación (UA) Reset (RSET) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 26

28. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Funcionamiento (Ejemplos) Receptor Ocupado Rechazo y recuperación Inicio Intercambio I,3,0 SABM I,0,0 I,3,0 RNR 4 I,4,0 UA I,0,1 RR 0, P I,5,0 I,1,1 RNR 4, F REJ 4 I,2,1 RR 0, P I,4,0 I,1,3 RR 4, F I,3,2 I,5,0 I,2,4 I,4,0 REJ 6 DISC I,3,4 RR5 UA RR4 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 27

29. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Otros protocolos de enlace 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 28

30. Medio RFC Año X.25 877, 1356 1983 Ethernet 894 1984 802.x 1042 1988 FDDI 1188, 1390 1990 PPP 1171, 1663 1990 Frame Relay 1490 1993 ATM 1483, 1577 1994 Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes En nivel de enlace en Internet 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”) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 29

31. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones • 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 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 30

32. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Parada y Espera Tema: El Nivel de Enlace de Datos 31

33. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes 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 PropagationDelayhttp://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/transmission/delay.html Tema: El Nivel de Enlace de Datos 32

34. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Parada y Espera Simplificaciones Tproc Se considera despreciable (Procesadores actuales) Tamaño ACK También despreciable (Comparado al frame de datos) Entonces: Sea: Luego: Tema: El Nivel de Enlace de Datos 33

35. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Parada y Espera Ejemplos Modem a 56Kbps, tramas de 1500 bits, enlace de 10 Km Tprop=10.000/2x108=0.00005 Ttrama=1500/56.000=0.0267 a=0.0018 U = 1/1+2a = 1/1+2x0.0018 = 0.996≈99.6% ATM a 155 Mbps, tramas de 424 bits, enlace de 600 Kms Tprop=600.000/2x108=0.003 Ttrama=424/155 x 106=0.00000273 a=1096.7 U = 1/1+2a = 1/1+2x1096.7 = 0.0005 ≈0.05% Tema: El Nivel de Enlace de Datos 34

36. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Ventanas Desliz. Tema: El Nivel de Enlace de Datos 35

37. Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Ventanas Desliz. Tema: El Nivel de Enlace de Datos 36