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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control del Enlace de Datos Conjunto de procedimientos para gestionar y controlar el intercambio de datos entre equipos adyacentes, creando la ilusión de que existe un enlace (link) confiable Tema: El Nivel de Enlace de Datos 1

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Factores a Considerar Medios de comunicación Imperfectos (ruido, atenuación) Capacidad finita (ancho de banda) Retardo de propagación (distancia) Emisor/Receptor Tiempo de procesamiento Tamaño finito de buffers Tema: El Nivel de Enlace de Datos 2

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Tipos de servicio Sin conexión, sin acuse de recibo LANs, Voz Sin conexión, con acuse de recibo Canales inestables Con conexión, con acuse de recibo Servicio crítico Tema: El Nivel de Enlace de Datos 4

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #1 - Condiciones Transmisión unidireccional Transmisor y receptor siempre disponibles Canal de comunicaciones libre de errores Tiempo de proceso despreciable Repetir Pedir mensaje Armar trama Enviar trama Siempre Repetir Esperar trama Desarmar trama Entregar mensaje Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 5

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #2 - Condiciones Transmisión unidireccional de datos Transmisor y receptor siempre disponibles Canal de comunicaciones libre de errores Tiempo de proceso NO despreciable Repetir Pedir mensaje Armar trama Enviar trama Esperar señal Siempre Repetir Esperar trama Desarmar trama Entregar mensaje Enviar señal Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 7

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #3 - Condiciones Transmisión unidireccional de datos Transmisor y receptor siempre disponibles Canal de comunicaciones con posibilidad de errores Tiempo de proceso no despreciable Pedir mensaje Repetir Armar trama Enviar trama Disparar Timer Esperar evento (señal o timeout) Si evento es señal Siempre Repetir Esperar trama (correcta o errónea) Si trama correcta Desarmar trama Entregar mensaje Enviar señal Siempre Tema: El Nivel de Enlace de Datos 9

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Situación #4 - Condiciones Protocolo simétrico Repetir Esperar evento (trama, error, timeout) Si trama correcta Recoge trama Si #sec correcto Entregar mensaje Actualizar #sec Si #val correcto Pedir mensaje Actualizar #val Armar trama (#sec, #val) Enviar trama Disparar Timer Siempre Transmisión bidireccional de datos Transmisor y receptor siempre disponibles Canal de comunicaciones con posibilidad de errores Tiempo de proceso no despreciable Tema: El Nivel de Enlace de Datos 11

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Protocolo de ventana deslizante Mejorar la utilización del canal de comunicaciones Eliminar los tiempos de espera (de los ACK) Se basa en el envío de n tramas (ventana) antes de recibir conformación 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 T0, T1, T2 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 RR3 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 Módulo (#sec) Ventana transmisión (Wt) Confirmación T3, T4, T5, T6, T7, T0, T1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 RR2 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 Tema: El Nivel de Enlace de Datos 12

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Control de flujo Técnica para controlar la transmisión de manera que el receptor siempre disponga de espacio (buffers) para aceptar nuevos datos entrantes Mediante Parada y Espera (Stop and Wait) Mediante Ventanas Deslizantes (Sliding Windows) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 13

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

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

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

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

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

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

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Cuestiones Interpretación del ACK ACK 0 - Confirmo la cero, espero la 1 RR 0 - Listo para recibir la 0 (confirma las anteriores) Acerca de los números de secuencia: Si k bits para # se secuencia en la trama -Go-Back-N: VentanaMax =2k-1 (para no confundir el ACK con la petición de retransmisión) Se envían las tramas 0,1,2,3,4,5,6,7 Se recibe RR 0 ¿Confirmó las 8 ó hay que retransmitir desde la 0? -Retransmisión Selectiva: VentanaMax =2k-1 (retransmisión por expiración de timer) Se envían las tramas 0,1,2,3,4,5,6 Rx confirma con RR7, pero ésta se pierde Expira timer en Tx y retransmite desde trama 0 Esto es tomado por Rx como nuevas tramas (no las retransmisiones) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 21

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC, Control del Enlace de Datos de Alto Nivel (Estándar ISO 3309 - ISO 4335) Características Tres tipos de estaciones Primaria/Secundaria/Combinada Configuración Balanceada/No Balanceada Tres modos de transferencia NRM - Modo de respuesta normal ABM - Modo balanceado asincrónico ARM - Modo de respuesta asincronico Tema: El Nivel de Enlace de Datos 22

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Estructura de la Trama Delimitador Dirección Control Datos FCS 8 bits 8 ó 16 bits Variable 16 ó 32 bits Tres tipos de tramas I: Información S: Supervición U: No Numeradas N(S) P/F N(R) N(S): # de secuencia enviado N(R): # de secuencia recibido S: bits p/tramas de supervisión M: bits p/tramas no numeradas P/F: Bits de poll/final 1 P/F N(R) S 1 P/F M Tema: El Nivel de Enlace de Datos 23

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes HDLC - Estructura de la Trama Campo de dirección Identifica las estaciones Campo de control Identifica el tipo de trama (+ opciones) Campo de información Carga (payload) de la trama (si corresponde) Campo de FCS Código de detección de errores (CRC) Tema: El Nivel de Enlace de Datos 25

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

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Otros protocolos de enlace SDLC Synchronous Data Link Control - IBM LAPB Link Access Procedure-Balanced - X.25 LAPD Link Access Procedure for D channel - ISDN LAPF Frame Relay LAPM Link Access Procedure for Modems - v.42 LLC Logical Link Control - LAN (IEEE) PPP Point to Point Protocol - Internet ATM Asynchronous Transfer Mode Tema: El Nivel de Enlace de Datos 28

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes En nivel de enlace en Internet En la pila TCP/IP no se especifica protocolo de enlace alguno, es decir que IP está diseñado para funcionar sobre casi cualquier enlace que lo soporte (“IP over everything”) 1994 1483, 1577 ATM 1993 1490 Frame Relay 1990 1171, 1663 PPP 1188, 1390 FDDI 1988 1042 802.x 1984 894 Ethernet 1983 877, 1356 X.25 Año RFC Medio Tema: El Nivel de Enlace de Datos 29

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones Factores a considerar: a) Retardos Procesamiento (examinar mensaje) Cola (espera por transmisión por un enlace) Transmisión (“inyectar” mensaje) Propagación (tiempo que tarda 1 bit en recorrer el enlace) b) Control de Flujo c) Errores Tema: El Nivel de Enlace de Datos 30

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

Universidad Nacional de Luján - Asignatura Teleinformática y Redes Análisis de Prestaciones: Parada y Espera Tf = Tiempo para transmitir un frame y recibir confirmación Tf = Ttrans (f) + Tprop+ Tproc+ Ttrans(ack) + Tprop Tprop = Distancia / Velocidad (mts / mts/s) Ttrans = Longitud frame / tasa enlace (bits /bps) Ver animación: Transmission versus PropagationDelay http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/transmission/delay.html Tema: El Nivel de Enlace de Datos 32

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

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

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

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