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5 Capa Enlace de Datos 5-1
Capiacutetulo 5 Capa Enlace de Datos - IIELO322 Redes de Computadores
Tomaacutes Arredondo Vidal
Este material estaacute basado en material de apoyo al texto Computer Networking A Top Down Approach Featuring theInternet 3rd edition Jim Kurose Keith Ross Addison-Wesley 2004
material del curso anterior ELO322 del Prof Agustiacuten Gonzaleswikipedia wwwwikipediaorg
5 Capa Enlace de Datos 5-2
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-3
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red
Son usada para conducir un datagrama a la subred (subnet) destino
IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su subnet)bull asignado por administrador de subnet
5 Capa Enlace de Datos 5-4
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usado en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE
Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de direcciones disponibles
MAC no es jeraacuterquico es portaacutetilbull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
5 Capa Enlace de Datos 5-5
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada oinalaacutembrica)
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-2
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-3
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red
Son usada para conducir un datagrama a la subred (subnet) destino
IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su subnet)bull asignado por administrador de subnet
5 Capa Enlace de Datos 5-4
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usado en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE
Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de direcciones disponibles
MAC no es jeraacuterquico es portaacutetilbull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
5 Capa Enlace de Datos 5-5
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada oinalaacutembrica)
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-3
Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit
Son direcciones de la capa de red
Son usada para conducir un datagrama a la subred (subnet) destino
IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su subnet)bull asignado por administrador de subnet
5 Capa Enlace de Datos 5-4
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usado en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE
Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de direcciones disponibles
MAC no es jeraacuterquico es portaacutetilbull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
5 Capa Enlace de Datos 5-5
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada oinalaacutembrica)
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-4
Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usado en Ethernet)
Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)
Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora
Direcciones MAC administradas por IEEE
Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de direcciones disponibles
MAC no es jeraacuterquico es portaacutetilbull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra
5 Capa Enlace de Datos 5-5
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada oinalaacutembrica)
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-5
Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica
Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(cableada oinalaacutembrica)
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-6
ARP Address Resolution Protocol
Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP
Tabla ARP mapeadirecciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN
lt IP address MAC address TTLgt
TTL (Time To Live) tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)
Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
237196723
237196778
237196714
237196788
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-7
Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network) A quiere enviar un
datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A
A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B
Direccioacuten destino MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF
Todas las maacutequinas de la LAN reciben la consulta ARP
B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC
La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)
A caches (guarda) el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out)
La informacioacuten expira a menos que sea refrescada
ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus
tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-8
Ruteo a otra LAN
Seguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B viacutea R
asume que A conoce direccioacuten IP de B
En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-9
A crea datagrama con fuente A y destino B
A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz 111111111110
A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B
El adaptador de A enviacutea la trama
El adaptador de R recibe la trama
R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es B
R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B
R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B
A
RB
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-10
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-11
Ethernet
Tecnologiacutea LAN cableada ldquodominanterdquo
Barata
Maacutes simple que y barata que LANs con token ringy ATM
Avanza en velocidad 10 Mbps ndash 10 Gbps
Primer borrador de Metcalfe
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-12
Topologiacutea Estrella
En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus
Hoy (2005) domina la topologiacutea estrella
Elecciones de conexioacuten hub o switch
hub oswitch
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-13
Estructura de trama Ethernet
El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro
protocolo de red) en la frame o trama Ethernet
Preaacutembulo
7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte con patroacuten 10101011
Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del receptor
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-14
Estructura de Trama Ethernet
Direcciones 6 bytes Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia
o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red
de otro modo el adaptador descarta la trama
Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)
CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-15
Servicio no confiable y sin conexioacuten
Sin conexioacuten No hay handshaking entre adaptadores Tx y Rx
No confiable Receptor no enviacutea acks o nacks al adaptador transmisor Flujo de datagramas pasado a la capa de red
puede tener vaciacuteos por tramas descartados Los vaciacuteos son llenados si la aplicacioacuten estaacute
usando TCP Si la aplicacioacuten esta usando UDP entonces va a
sufrir de espacios en la secuencia de datos recibidos
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-16
Ethernet usa CSMACD
No hay slots (ranuras)
Sensa por carrierportador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo
Detecta Colisionesadaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo
Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-17
Algoritmo CSMACD de Ethernet
1 El adaptador recibe undatagrama de la capa de red y crea la trama
2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite
3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda
4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)
5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesimacolisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-18
CSMACD de Ethernet (maacutes)
Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits
Periodo de 1 bit 1 microsecen 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec
Backoff Exponencial
Objetivo retransmisiones intentan estimar la carga actual
Alta carga espera aleatoria seraacute mayor
Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits
Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip
Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023
La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitiohttpwpsawcomaw_kurose_network_3092121406348-00html
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-19
10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps llamados ldquofast ethernetrdquo
T significa Twisted Pair (par trenzado)
Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo 100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-20
Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa fiacutesica
Los bits que ingresan por un enlace salen por TODOS los otros
No la hay almacenamiento y reenviacuteo
No hay CSMACD en hub el adaptador detecta la colisioacuten
Par trenzado
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-21
Codificacioacuten Manchester
Usado en 10BaseT
Cada bit tiene una transicioacuten
Permite que los relojes se sincronicen no requiere reloj centralizado o global entre nodos
Esta es materia de la capa fiacutesica
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-22
Gbit Ethernet
Usa formato de trama Ethernet estaacutendar
Permite enlaces punto a punto y viacutea canales broadcastcompartidos
En modo compartido usa CSMACD se requiere corta distancia entre nodos por eficiencia
Usa hubs llamados aquiacute ldquodistribuidores con bufferrdquo
Full-Duplex a 1 Gbps para enlaces punto a punto
Ahora se cuenta con 10 Gbps
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-23
Capa Enlace de Datos
51 Introduccioacuten y servicios
52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores
53 Protocolos de acceso muacuteltiple
54 Direccionamiento de capa enlace
55 Ethernet
56 Hubs y switches
57 PPP
58 Enlaces Virtuales ATM y MPLS
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-24
Interconexioacuten con hubs Hub de Backbone interconecta segmentos LAN
Extiende distancia maacutexima entre nodos
Pero segmentos de colisioacuten individuales se transforman en un gran dominio de colisioacuten
No se pude conectar 10BaseT y 100BaseT
hub hubhub
hub
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-25
Switches
Dispositivo de capa enlace de datos
Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet
Examina encabezados de tramas y selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino
Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio
Transparente
Hosts no notan la presencia de switches
Plug-and-play y aprenden solos
Switches no requieren ser configurados
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-26
Reenviacuteo
bulliquest Coacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo
hub hubhub
switch1
2 3
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-27
Auto aprendizaje
Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table)
Entradas de la tabla del switch
(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo)
Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)
Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz
Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada
Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-28
Filtrado y re-enviacuteo
Cuando un switch recibe una trama
Busca en su tabla usando la direccioacuten MAC destino
if encuentra entrada para el destinothen
if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute tramathen descarte trama
else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada
else
inunde
Registre direccioacuten origen
Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-29
Ejemplo de Switches
Supongamos que C enviacutea una trama a D
El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1
Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama a interfaces 2 y 3
La trama es recibida por D
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
Direccioacuten interfaz
ABEGC
11231
12 3
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-30
Ejemplo de Switches
Supongamos que D responde a C con otra trama
El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2
Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea la trama soacutelo por interfaz 1
La trama es recibida por C
hub hub hub
switch
A
B CD
EF
G H
I
direccioacuten interfaz
ABEGCD
112312
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-31
Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de LAN
(para efectos de colisiones por ejemplo)
El switch filtra paquetes
Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son re-enviados normalmente a los otros segmentos
Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten separados
hub hubhub
switch
Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten
Dominio de colisioacuten
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-32
Switches accesos dedicados
Switch con muchas interfaces
Cada host tiene conexioacuten directa al switch
No hay colisiones full duplex
Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones
switch
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
5 Capa Enlace de Datos 5-34
Redes Institucionales
hub hubhub
switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
Servidor web
5 Capa Enlace de Datos 5-35
Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
hubs routers switches
Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
5 Capa Enlace de Datos 5-33
Maacutes sobre Switches
Conmutacioacuten cut-through (corte camino) en estos switches las tramas son re-enviadas de la entrada a la salida sin almacenar el paquete completamente
Se logra una reduccioacuten de latencia (retardo)
Hay switches con interfaces compartidas o dedicadas de 101001000 Mbps
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switch
A red externa
router
Sub-red IP
Servidor de correo
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Switches vs Routers
Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
5 Capa Enlace de Datos 5-36
Resumen comparativo
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Aisla
traacutefico
no Si Si
plug amp play Si no Si
Ruteo
oacuteptimo
no Si no
cut
through
Si no Si
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Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
encabezados de capa de red)
switches son dispositivos de capa enlace de datos
Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
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Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan
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Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo
Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje
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no Si Si
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Ruteo
oacuteptimo
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through
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no Si no
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through
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