CAPA DE ENLACE DE DATOS Profesor Daniel Díaz Ataucuri FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA CAPA DE ENLACE DE DATOS Profesor Daniel Díaz Ataucuri ddiaz@inictel-uni.edu.pe ddiaz1610@gmail.com http://www.danieldiaza.com Catedrático Titular a Tiempo Parcial FIEE-UNI / UNMSM Director de Investigación y Desarrollo Tecnológico del INICTEL-UNI Lima, Enero-Diciembre de 2013

INTRODUCCION

COMO FUNCIONA LA CAPA DE ENLACE DE DATOS Dirección IP de origen IP1 Dirección IP de destino IP2 Internet Enlace de datos Aplicación Transporte Router Fa Fb R1 R2 Fc Fd Tabla de enrutamiento Decide enviar a la puerta de enlace propaga horizontal Decide enviar al router R2 Fa,Fb Fc,Fd Fc,Fd

SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOS Enmarcado (Framing) ►Casi todos los protocolos de la capa de enlace encapsula cada uno de los datagramas de la capa de Red. Acceso de enlace ►Un protocolo MAC especifica las reglas para que una trama sea transmitido en el enlace. Varía según el canal: punto-a-punto o broadcast Envío confiable ►Según sea el medio, puede ser necesario que la capa de enlace ofrezca una garantía en el envío de la trama entre los extremos de un enlace.

SERVICIOS EN CAPA DE ENLACE DE DATOS Control de flujo ►Evita que el nodo receptor pueda saturar sus buffers y se origine pérdidas de trama. Detección de error ►Varios protocolos de la capa de enlace suministra mecanismos para detectar la presencia de uno o más errores. Son similares a la capa de transporte. Capa de transporte E2E y Capa de enlace entre dos nodos conectado en un enlace Corregir error ►Algunos protocolos de la capa de red sólo corrigen errores en la cabecera del protocolo (ej. ATM) Half duplex y Full duplex

ADAPTADOR DE COMUNICACION Trama Protocolo de la capa de enlace ►Tarjeta NIC ►En los adaptadores (NIC) se implementan el envío confiable, acceso al enlace, ►10Mbps, 100Mbps, 1Gbps

Datos de la cabecera de la CONCEPTO DE TRAMA Trama Protocolo de la capa de enlace 0000 0010 1000 1010 1000 1101 0101 0111 1111 0000 1000 0000 0000 0100 0101 0000 0000 1001 0011 .... Información enviada a través del adaptador NIC,por ejemplo: 0 2 8 a 8 d 5 7 f 0 8 0 0 4 5 0 0 9 3 Campo 1 Campo 2 Campo 3 Campo 4 Campo n ......... a bits b bits c bits d bits j bits .. Para un mejor análisis: Cabecera de la Trama Datos de la Trama Cabecera de la Capa superior Datos de la cabecera de la

DIRECCIONES FISICAS O MAC La tarjeta de interfaz de red de la PC tiene una dirección que lo identifica: física del router tiene una dirección Cabecera de la trama Datos de la Trama Debe contener las direcciones físicas del origen y destino Chequeo de trama

TECNICAS DE DETECCION Y CORRECION DE ERRORES

DETECCION DE ERRORES Todo proceso de detección se basa en lo siguiente: Datos E E = f (datos) información a transmitir Transmisor Receptor E´ = f (datos) E=E´ SI NO Error Correcto

CHEQUEO DE PARIDAD Mensaje D de d bits a ser transmitido: Mensaje de D de d bits Mensaje D de d bits a ser transmitido: Mensaje de D de d bits Al mensaje D se debe adicionar un (01) bit de paridad P P d+1 bits El valor del bit P dependerá de: ► Paridad par: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es par. ► Paridad impar: El número total de unos (1s) en los d+1 bits es impar.

CHEQUEO DE PARIDAD BI-DIMENSIONAL Mensaje D de d bits a ser transmitido son divididos en i filas y j columnas: d1,1 d1,2 d1,j d2,1 d2,2 d2,j di,1 di,2 di,j ... Paridad de filas Paridad de columnas di+1,1 di+1,2 di+1,j d1,j+1 d2,j+1 di,j+1 ... bit errado 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 Paridad Par  No hay error Paridad Par  Si hay error

COMPROBACION DE REDUNDANCIA CICLICA-CRC CRC es uno de los códigos más usados para detectar errores. El algoritmo se basa en lo siguiente: ► Se considera un mensaje de D con d bits desplazado r bits. ► El transmisor genera una secuencia R de r bits. Esta secuencia es denominada Secuencia de Comprobación de Trama o FCS ► Se forma una nueva trama de d + r bits que sea divisible por un número predeterminado G de r + 1 bits. ► Esta trama al ser recibida y dividida en el receptor por el mismo número G debe dar residuo cero.

DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC Mensaje de D de d bits Se considera un mensaje D con d bits: D Se desplaza el mensaje D hacia la izquierda r bits: r bits en cero Mensaje de D de d bits D.2r Se selecciona r bits adicionales denominado R: R con r bits R El transmisor envía el siguiente mensaje: Mensaje de D de d bits R con r bits d+r bits D.2r R

DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC Algún detalle previo....Aritmética Módulo 2 sin carry no borrow x y 1 ► Suma es equivalente a OR-Exclusivo. 0 + 1 1 + ► Resta es equivalente a OR-Exclusivo. 0 - 1 1 - x y = x + y

DEMOSTRACION DEL ALGORITMO CRC Encontrando el parámetro R: D.2r R El transmisor envía la siguiente información Se debe encontrar un Generador G con r+1 bits, tal que: D.2r R = nG Divisor de r+1 bits Cociente (no usado en el algoritmo) Or-exclusivo en ambos lados: (D.2r R) R = nG R R es el residuo de dividir con G D.2r Por propiedad: (x y) y = x D.2r = nG R D.2r = nG + R

Número predeterminado VISUALIZANDO Mensaje D de d bits 2 r Número predeterminado de r+1 bits Polinomio estandarizado Mensaje D . (2 ) : Desplazado a la izquierda r bits r 000....000 Residuo R de r bits FCS Cociente (no usado) TRAMA A TRANSMITIR Residuo R de r bits Mensaje D desplazado r bits a la izquierda

EJEMPLO El mensaje D=11100110 Generador G=11001. (r=4) 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 Generador G=11001. (r=4) 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 Obtener la trama enviada a la red 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 Resp) Trama a transmitir: 11100110 0110 0 0 0 1 1 http://www.macs.hw.ac.uk/~pjbk/nets/crc/ 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 http://www.ee.unb.ca/cgi-bin/tervo/math.pl

POLINOMIO GENERADOR Los polinomios se representan como: ► P(X) = x + x + x + x + 1 = 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 9 7 3 2 Tres polinomios usados y estandarizados son: ► CRC-16 =x + x + x + 1. 16 15 2 12 5 ► CRC-32 =x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + x + 1. 32 26 23 22 11 10 8 7 4 Utilizado por Ethernet http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/dl-pages/crc.html

CODIFICACION MANCHESTER Y MANCHESTER DIFERENCIAL 1 1 transición No hay transición 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 Manchester diferencial NOTA: El criterio de la codificación Manchester puede ser el opuesto (ver ej.)

TOPOLOGÍA DE REDES LAN

COMO INTERCONECTAR HOST n(n-1) 2 Enlaces en total Bus Anillo Conmutador

están relacionados con PROTOCOLOS LAN Se refiere a la transmisión de bloques de datos o tramas) a través de la red. Según el modelo OSI, la capa 3 y los superiores son independientes del tipo de arquitectura de red. Los protocolos LAN están relacionados con las capas inferiores del modelo OSI.

TOPOLOGIA DE UNA RED Disposición física de los nodos de red y de los medios (cables) dentro de una estructura redes. La definición de topología es: ►Topología física.- Disposición real de los cables ►Topología lógica.- Forma en que los hosts acceden al medio Existen dos tipos de topologías lógicas: ►Broadcast ►Transmisión de token

TOPOLOGIA FISICA Tipo bus Tipo estrella Tipo malla Tipo anillo Tipo estrella HUB Switch Tipo estrella extendida Tipo jerárquica Tipo malla

TOPOLOGIA LOGICA BROADCAST DATOS DATOS Cabec DATOS Cabec DATOS Cabec Los datos serán recepcionados: ►Por todos DATOS ►Por un solo host Tipo estrella HUB

TOPOLOGIA LOGICA TIPO TRANSMISION DE TOKEN Cabec Token Porción de datos vacío Cabec Token Token transporta datos Cabec Token Cabec Token Datos extraídos DATOS DATOS DATOS Cabec Token DATOS Cabec Token DATOS Cabec Token DATOS

MODELO DE PROTOCOLO IEEE 802.3

ANTECEDENTES Ante la proliferación Redes de Área Local el Instituto de Ingenieros Eléctrico y Electrónicos (IEEE) desarrolla un modelo de red. Este modelo se empezó a definir en el año de 1980 en el mes de febrero (2do mes del año). De allí el nombre IEEE 802. Este modelo se centra en las capas 1 y 2 del modelo de referencia OSI.

CAPAS DE IEEE 802 El Comité IEEE 802 ha desarrollado su propia arquitectura de protocolos. Modelo de Referencia IEEE 802 Aplicación Presentación Protocolos de la capas superiores Sesión Transporte Red Enlace de datos Control de Enlace Lógico-LLC Normas IEEE802 Control de Acceso al medio-MAC Físico Físico Medio de transmisión Medio de transmisión

DESCRIPCION DE LAS CAPAS IEEE 802 Interfaz con la capa superior Medio de transmisión Físico Control de Acceso al medio-MAC Control de Enlace Lógico-LLC Protocolos de la capas superiores Modelo de Referencia IEEE 802 Control de error y de flujo Ensamblados de datos en tramas (Tx) Desensamblados de tramas(Rx) Control de Acceso al Medio de transmisión LAN Codificación/Decodificación Generación/Eliminación del preámbulo Transmisión/Recepción de bits Especificación del medio de Tx Topología de red

ESTANDAR IEEE 802 Información de CISCO

FORMATO DE LA TRAMA SEGÚN IEEE 802.3 IEEE Std 802.3-1985 Preámbulo Dest. Addr. Source LLC Data PAD FCS 0 6 2 ó 6 2 ó 6 0 3 1 0 1 10101010 10101011 Preámbulo.- Sincroniza el receptor con el transmisor. SFD.- Start Frame Delimiter, inicio de trama. FCS.- Un Cyclic Redundancy Check (CRC) es usado como algoritmo.

(Familia de tecnología) TECNOLOGIA ETHERNET (Familia de tecnología) Diseñado: por Robert Metcalfe Estándar IEEE libre en: http://standards.ieee.org/getieee802/

ETHERNET – vs - IEEE 802.3 APLICACIÓN PRESENTACIÓN SESIÓN TRANSPORTE FISICA ENLACE DE DATOS RED TRANSPORTE SESIÓN PRESENTACIÓN APLICACIÓN 802.2 802.3 LLC MAC ETHERNET

ETHERNET – vs - IEEE 802.3 Ethernet se refiere a un estándar de 1982 y usa el método CSMA/CD: Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones: ►Digital Equipment Corp. ►Intel Corp. ►Xerox Corp. Años después, el comité 802 de la IEEE publica un estándar algo diferente: ►Por ejemplo IEEE 802.3 que también usa el método CSMA/CD (CSMA/CD persistente-1). Ethernet es el que predomina en redes LAN

LO BASICO DE ETHERNET Ethernet utiliza señalización banda base. ►Usa la totalidad del ancho de banda del medio de Tx. ►No hay modulación en el medio (banda ancha) La subcapa superior de Ethernet, MAC, tiene dos responsabilidades: ►Encapsulación de datos.- Delimita la trama Direccionamiento Detección de errores ►Control de Acceso al Medio Controla la colocación de la trama en el medio Se aplica un algoritmo para detectar colisiones en el medio

FAMILIA DE LA TECNOLOGIA ETHERNET Ethernet (inicio de los 80), FastEthernet (en 1995), GigaEthernet (IEEE802.3z) 10 GigaEthernet (1998/1999). Admiten diferentes medios, anchos de banda, etc. Hoy en día, con GigaEthernet, esta tecnología se usa no sólo en redes LAN sino WAN: es full-duplex La estructura de la trama, cabecera y CRC, no han cambiando Los medios físicos, acceso al medio y control al medio han cambiado SOBRE LA EVOLUCIÓN DE ETHERNET

FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET II Dirección MAC de destino de origen Tipo Datos 6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4bytes FCS Trama Preámbulo 8 bytes Capa física Preámbulo para sincronizar el origen con el destino. ► El octavo byte están en 10101011. ► Los primeros 07 bytes están en 10101010. Para 10 Mbps Ethernet es COMUNICACIÓN ASÍNCRONA, porque necesita preámbulo Para 100Mbps o mayor es COMUNICACIÓN SÍNCRONA y no es necesario el preámbulo, pero por razones de compatibilidad se mantiene el preámbulo. Campo Tipo toma un valor según el protocolo de la capa superior. El campo FCS (Secuencia de Verificación de Trama) utiliza una comprobación cíclica redundante (CRC) para detectar errores

VALORES DEL CAMPO TIPO(*) 0101 ~ 01FF  Experimental 0800  IPv4 0806  ARP 8035  RARP 86DD  IPv6 880B  PPP 8847  MPLS Unicast 8848  MPLS Multicast (*) Todas las asignaciones dado por IANA (Internet Assigned Numbers Authority) en: http://www.iana.org/numbers.htm Más información en: http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

Ethernet y FastEthernet FORMATO DE LA TRAMA ETHERNET II Dirección MAC de destino de origen Tipo Datos 6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4bytes FCS Trama Mínimo 64 bytes Ethernet y FastEthernet Mínimo tamaño de una trama ► Para trama Ethernet, el tamaño mínimo es 64 bytes (512bits) ► Para trama FastEthernet, el tamaño mínimo es 64 bytes (512bits) ► Para trama GigaEthernet, el tamaño mínimo es 512 bytes (4096bits) Dirección MAC de destino de origen Tipo Datos 6 bytes 6 bytes 2bytes 1500 bytes 4bytes FCS Trama Mínimo 512 bytes GigaEthernet Extensión Para evitar disminuir la longitud de la red

TEMPORIZACIÓN DE LA TRAMA ETHERNET II Tiempo de bit TIPO DE RED TIEMPO DE BIT Red de 10Mbps 100 nseg Red de 100Mbps 10 nseg Red de 1000Mbps=1Gbps 1 nseg Red de 10000Mbps=10Gbps 0.1 nseg Intervalo de tiempo TIPO DE RED INTERVALO DE TIEMPO Red de 10Mbps 512 tiempo de bit (51.2us) Red de 100Mbps Red de 1000Mbps=1Gbps 4096 tiempo de bit (4.096us)

SEPARACIÓN ENTRE TRAMAS 96 tiempos de bits Ethernet, FastEthernet GigaEthernet, 10GigaEthernet ► Permite que el medio se estabilice. ► Permite que los dispositivos tengan tiempo para procesar la trama TIPO DE RED TIEMPO DE SEPARACIÓN Red de 10Mbps 9,6 us Red de 100Mbps 0.96 us Red de 1000Mbps=1Gbps 0.096 us Red de 10000Mbps=10Gbps 0,0096 us

CONEXIÓN DE RED ETHERNET Tx Rx 10BASE-T 10 Mbps Utiliza dos pares de cables de los cuatro. Cable UTP Cat5 ó mayor. HUB 100 m 100BASE-TX 100 Mbps Los mismo pares que 10BASE-T Cable UTP Cat5 ó mayor (también fibra óptica). Switch 100 m (varía) 100BASE-FX Fibra óptica 1000BASE-T 1 Gbps Utiliza los cuatro pares del cable UTP. Full-duplex Cable UTP Cat5 ó mayor 1000BASE-SX 1000BASE-LX Fibra óptica. Full-duplex 550 m

CONEXIÓN DE RED ETHERNET Conexión directa Conexión cruzada

DIRECCIONES FISICAS

OUI: Organizational Unique Identifier DIRECCIONES FISICAS O MAC En una red Ethernet la dirección física o MAC es de 48 bits. 06 bytes = 48 bits 1 2 3 4 5 6 Identifica al Fabricante OUI: Organizational Unique Identifier Identifica a la Interfaz Dirección estandarizada por la IEEE. http://standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt

CONSTITUCIÓN DE LA DIRECCION MAC 1 2 3 4 5 6 Existen 246 Direcc. globales I/G U/L Direcciones con U/L=0, son asignadas por la IEEE. Direcciones con U/L=1, son asignadas por el administrador de red. Bit menos significativo (primero Tx) Bit más Significativo (último Tx) I/G.- Bit designa el tipo de dirección. ►I/G=0 , Dirección tipo individual. ►I/G=1 , Dirección tipo grupal (varios host con 1 direc) U/L.- Bit designa la administración de la dirección. ►U/L=0 , Dirección administrado universalmente(global). ►U/L=1 , Dirección administrado localmente (en LAN).

COMO CONOCER LA DIRECCION FISICA ipconfig /all.

Aquí están las direcciones DIRECCIONES IP– vs –DIRECCIONES FISICAS Característica básica de la dirección IPv4. Dirección IP 32 bits Característica básica de la dirección física (MAC) en Ethernet. Dirección física Ethernet 48 bits Trama en Ethernet. Dirección MAC de destino de origen Tipo Datos 6 bytes 6 bytes 2bytes 46 a 1500 bytes 4 bytes Aquí están las direcciones lógicas o IP FCS

DIRECC. FÍSICAS BROADCAST-MULTICAST Dirección Física o MAC unicast 1 2 3 4 5 6 ►Cuando se envía una trama desde un dispositivo de transmisión único hacia un dispositivo de destino único. Dirección Física o MAC broadcast FF FF FF FF FF FF 1 2 3 4 5 6 ►Para la dirección IP.- La porción de ID de host en “UNOS”

DIRECC. FÍSICAS BROADCAST-MULTICAST Dirección Física o MAC multicast 01 00 5E 1 2 3 4 5 6 ►Un dispositivo de origen envía una trama a un grupo de dispositivos destinos. ►Toda dirección física o MAC del tipo multicast empieza con los tres primeros bytes en 01 00 5E ►Los 23 bits menos significativos de la dirección física correspon- den a los 23 bits menos significativos de la dirección IP multicast. ►Por ejemplo: Enviar a la dirección IP multicast 224.0.0.10, le corresponde como dirección física de destino 01 00 5E 00 00 0A Los 23 bits menos significativos corresponden a los 23 bits inferiores de la dirección IP multicast (el bit restante en 0) http://www.cisco.com/en/US/docs/app_ntwk_services/waas/acns/v51/configuration/central/guide/51ipmul.html

USO DE LAS DIRECCIONES FISICAS 00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91 00 ac 9b 64 81 2c 200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4 200.1.2.1 Bus lógico Multiacceso La PC 200.1.2.2 envía datos a la PC 200.1.2.4 ► PC 200.1.2.2 debe conocer la MAC de la PC 200.1.2.4 01 45 ea f0 48 91 00 02 45 7f c3 ab Tipo Dato de la trama: IP dest 200.1.2.4 00 02 45 7f c3 ab 02 f2 76 8c 3e 1f 01 45 ea f0 48 91 00 ac 9b 64 81 2c 200.1.2.2 200.1.2.3 200.1.2.4 200.1.2.1

CASO ETHERNET Se debe transformar las direcciones de alto nivel (IP) a direcciones físicas (MAC): Se puede definir tablas que contengan: (las direcciones IP, Direcciones Físicas) ► Codificar una dirección física dentro de una dirección de alto nivel (IP) ► Para definir las tablas, es necesario un protocolo que los crea y/o actualice. ARP → Address Resolution Protocol Protocolo de Asociación de Direcciones

PROTOCOLO DE ACCESO MULTIPLE

CONCEPTOS BASICOS Existen dos tipos de enlaces de red: ►Punto-a-punto.- Un simple transmisor y un simple receptor están conectados en el extremo del enlace. Se debe considerar confiabilidad en el envío, control de flujo, detección de errores, etc. Ejemplos de protocolos: Point-to-Point Protocol (PPP) y High Level Data Link Control (HLDC). ►Broadcast.- Varios transmisores y receptores están conectados a un mismo canal broadcast. Se necesita un protocolo de control de acceso al medio común. LAN Ethernet e inalámbricos son ejemplos de tecnología de Capa de Enlace tipo broadcast

CANALES DE ACCESO MULTIPLE Medio alámbrico compartido Medio inalámbrico compartido Satélite Multiplexación y Control de acceso al medio.

DESCRIPCIÓN DEL PROTOCOLO CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Reglas que determina como reaccionan los dispositivos de una red cuando dos dispositivos tratan de usar simultáneamente un canal de datos. CSMA/CD habilita a los dispositivos a detectar una colisión ►Acceso aleatorio.- no existe un tiempo preestablecido para la transmisión de las estaciones. ►Competición.- las estaciones compiten por el medio. CSMA/CD es un protocolo de acceso aleatorio y de competición.

ALGORITMO PROTOCOLO CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection La NIC del transmisor “escucha” para determinar si hay o no portadora en el cable (ocupado/vacío). Si el medio está ocupado (existe portadora), el transmisor continua “escuchando” hasta que el medio esté libre. Si se detecta colisión, el transmisor envía señal de interferencia y asegura que las otras estaciones detecten la colisión y cese envío. Después de enviar la señal de interferencia, esperar un tiempo aleatorio para enviar trama

RETROCESO EXPONENCIAL BINARIO RETRANSMISION BACK-OFF Define el proceso de aleatorización cuando se produce una colisión. Se define un tiempo de ranura de 51.2 μseg. ►Después de la primera colisión, cada estación espera 0 ó 1 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama. ►Después de la segunda colisión, cada estación espera 0, 1, 2 ó 3 tiempo de ranura antes de enviar una nueva trama. Tras i colisiones, se selecciona un número entre 0 a 2i -1 y se salta este número de ranuras. SOLO hasta i=10 (10 colisiones) Para 11 hasta 16 colisiones i permanece constante en 10. Más de 16 colisiones, se aborta la transmisión de la trama.

PROTOCOLO CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Espacio entre trama que permite al receptor asentarse. Información de CISCO

PROTOCOLO ARP

PROTOCOLO ARP IPa IPx IPb IPy Dirección física Fa física Fx física Fb Almacenar (IPb,Fb) IPa IPx IPb IPy Dirección física Fa física Fx física Fb física Fy Deseo dirección física de IPb. Pero envío mi IPa y Fa Directo Envío de dirección física Fb y dire- cción internet IPb

ACESSO A RED DISTANTE: PUERTA DE ENLACE Conozco la dirección IP de la puerta de enlace 1 IPd  Fd 6 IPa IPb Fa Fd Fb Fc Fe A B IPd Dato a IPb ARP 3 BROADCAST ARP 5 Envío mi dirección MAC 4 Si no conozco la MAC de IPd, uso ARP 2

ACESSO A RED DISTANTE: EL PROXY ARP Deseo conocer la dirección física de IPb 1 Host B no puede contestar. Está en otra red 3 IPb  Fd 7 IPa IPb Fa Fd Fb Fc Fe A B Dato a IPb ARP 2 BROADCAST ARP 6 Asumo su representación 4 Ofrezco mi dirección MAC 5 PROXY

FORMATO DEL PROTOCOLO ARP TARGET IP (Direcc. IP del receptor.) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE OPERATION HARDWARE TYPE HLEN (LongHw) PLEN (LongProt) PROTOCOL TYPE SENDER IP (Direcc. IP del trans) SENDER IP (Direcc. IP del trans.) 28 bytes 0 15 16 31 SENDER IP: Contiene la dirección Internet IP del transmisor y ocupa 04 bytes para IP (32 bits). OPERATION : Especifica la operación del protocolo ARP. 1 Solicitud ARP 3 Solicitud RARP 2 Respuesta ARP 4 Respuesta RARP SENDER HARDWARE: Contiene la dirección hardware del transmisor y ocupa 06 bytes para Ethernet (48 bits). PLEN : Indica la longitud de la dirección Internet (IP). Para IP, es de 04 bytes (32 bits). HARDWARE TYPE : Tipo de interfaz de hardware. Valor de 1 para Ethernet. PROTOCOL TYPE : Indica el protocolo de alto nivel. Valor de 0800 para IP. HLEN : Indica la longitud de la dirección hardware. Para Ethernet, es de 06 bytes (48 bits).

28 bytes del protocolo ARP ARP ENCAPSULADO EN UNA TRAMA TARGET IP (Direcc. IP del receptor.) TARGET HARDWARE TARGET HARDWARE (Direcc. Hw. del receptor) SENDER HARDWARE (Direcc. Hw. del transmisor) SENDER HARDWARE OPERATION HARDWARE TYPE HLEN (LongHw) PLEN (LongProt) PROTOCOL TYPE SENDER IP (Direcc. IP del trans) SENDER IP (Direcc. IP del trans.) 28 bytes 0 15 16 31 28 bytes del protocolo ARP Trama Ethernet Direcc. destino origen Tipo 0806 Datos 6 6 2 Mínimo 46 bytes 28 bytes del protocolo ARP 18 bytes de relleno

ANALIZANDO ARP EN LA PC C:\>arp Muestra y modifica las tablas de conversión de direcciones IP en direcciones físicas que utiliza el protocolo de resolución de direcciones (ARP). ARP -s inet_addr eth_addr [if_addr] ARP -d inet_addr [if_addr] ARP -a [inet_addr] [-N if_addr] -a Pide los datos de protocolo actuales y muestra las entradas ARP actuales. Si se especifica inet_addr, sólo se muestran las direcciones IP y física del equipo especificado. Si existe más de una interfaz de red que utilice ARP, se muestran las entradas de cada tabla ARP. -g Igual que -a. inet_addr Especifica una dirección de Internet. -N if_addr Muestra las entradas ARP para la interfaz de red especificada por if_addr. -d Elimina el host especificado por inet_addr. inet_addr puede incluir el carácter comodín * (asterisco) para eliminar todos los hosts. -s Agrega el host y asocia la dirección de Internet inet_addr con la dirección física eth_addr. La dirección física se indica como 6 bytes en formato hexadecimal, separados por guiones. La entrada es permanente. eth_addr Especifica una dirección física. if_addr Si está presente, especifica la dirección de Internet de la interfaz para la que se debe modificar la tabla de conversión de direcciones. Si no está presente, se utilizará la primera interfaz aplicable. Ejemplo: > arp -s 157.55.85.212 00-aa-00-62-c6-09 .... Agrega una entrada estática > arp -a .... Muestra la tabla arp.

PROTOCOLO RARP Servidor RARP Fa Por difusión Directamente Mi dirección física es Fa , deseo saber mi dirección IP Servidor RARP Fa Contiene todas las direcciones IP Por difusión Directamente Utiliza el mismo formato que ARP

PROTOCOLOS ARP y RARP RARP y ARP tiene el mismo formato de protocolo. Direcciones Internet IP de 32 bits Direcciones Ethernet de 48 bits ARP RARP

SWITCH Y HUB

FUNCIONAMIENTO DEL HUB Dispositivo de capa 1. Los HUB, también denominados repetidores multipuertos, retransmiten la señal de datos recibida a todos los puertos (excepto al puerto donde llegó el dato). Aumenta el dominio de colisiones ► Trama DOMINIO DE COLISIONES Trama

FUNCIONAMIENTO DEL SWITCH Switches asimétrico, sus interfaces tienen diferentes velocidades: 10, 100, 1000 Mbps Dispositivo de capa 2. Disminuye el dominio de colisiones y es hoy día ampliamente utilizado en el diseño de redes. ► IPa MACa IPb MACb IPc MACc IPd MACd Fa1 Fa2 Fa3 Fa4 Fa6 Switches simétrico, todas las interfaces tiene la misma velocidad MACb ­­­­  Fa2 MACa ­­­­  Fa1 MACd ­­­­  Fa4 MACc ­­­­  Fa3 MACb Si la MAC de destino está en FF FF FF FF FF FF, el switch envía a trama a todos sus interfaces:broadcast MACb

FUNCIONAMIENTO DEL SWITCH Ventaja del switch. Reducción de trafico en la red; se filtra la información en función de la dirección MAC de destino. ► Establecimiento de varios canales de datos simultáneamente entre distintos equipos. Menor retardo Conmutadores de almacenamiento y re-envío (store-and-forward) Se almacena la trama completa y se verifica que no exista errores. ► Si no hay errores, se analiza la dirección MAC de destino para ser enviado al puerto respectivo Switches asimétricos, almacenan y re-envían la trama a la interfaz con la velocidad adecuada. Conmutadores de truncamiento (cut-through) Se interpreta solo los primeros bytes de la trama para analizar la Dirección MAC de destino y enviar a la salida correspondiente. ►

ANALIZADOR DE PROTOCOLOS Y SIMULADOR DE REDES

ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK http://www.wireshark.org/

ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK 1 2 3

ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK

ANALIZADOR DE PROTOCOLOS:WIRESHARK ff ff ff ff ff ff 00 02 3f 76 a0 7d 08 06 00 01 08 00 06 04 00 01 00 02 3f 76 a0 7d c0 a8 01 64 00 00 00 00 00 00 c0 a8 01 01 MAC de destino MAC de origen Tipo Protocolo ARP

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN http://www.omnetpp.org/ http://www.isi.edu/nsnam/ns/ http://www.opnet.com/university_program/itguru_academic_edition/ http://www.gns3.net/

HERRAMIENTAS DE SIMULACIÓN http://www.nsnam.org/ http://www.planet-lab.org/ http://www.packettracer.info/

METODO DE TRANSMISIÓN

METODOS DE TRANSMISION Multicast: ► La red transporta un mensaje a varios receptores en el mismo tiempo: transmisión compartida en la red. ► Los datos son enviados a un grupo específico. 1Mbps Unicast: ► Envío de flujo de datos separados para cada uno de los hosts requeridos: un flujo por cada usuario. ► Se inunda a la red con tráfico. 3Mbps

METODOS DE TRANSMISION Broadcast: ► Similar a Multicast, con la diferencia de que se envía el dato a TODOS los hosts, deseen o no el tráfico. ► A través del broadcast, un host puede anunciar su presencia continua en la red. TODOS los usuario Un solo flujo Servidor Host Router (*) Referencia: “how a switch works” Capítulo 6.

BIBLIOGRAFIA Guía del Primer Año, CCNA 1 y 2 Tercera Edición, Capítulo 2: Fundamentos de las Redes: Capítulo 5: Fundamentos de Ethernet. Página 233 Capítulo 6: Principios básicos de Ethernet. Página 291 Capítulo 7: Tecnología de Ethernet Capítulo 8: Conmutación de Ethernet Capítulo1: Introducción En especial el punto 1.4, Modelos de referencias Capítulo4: Subcapa de acceso al medio En especial el tema que trata de IEEE 802 Redes de Computadoras Andrew S. Tanenbaum

BIBLIOGRAFIA A Tutorial on CRC Computations Tenkasi V. Ramabadran, Sunil S. Gaitonde, IEEE 1988 http://www.asicfpga.com/site_upgrade/asicfpga/pds/communication_pds_files/00007773.pdf AX.25 Link-Layer Protocol Specification http://www.tapr.org/pub_ax25.html Capítulos 1 y 2 TCP/IP Illustrated, Volumen 1. Richard Stevens

Palacio de Versalles-Francia, Enero de 2013