5. La sub capa de acceso al medio

• redes: punto a punto
  • difusión
• en este capitulo se estudiará la sub capa MAC en las redes de difusión.
• esta sub capa es especialmente importante en redes LAN - Local Area Network, ya que casi todas ellas utilizan un canal de acceso múltiple.
• las redes WAN - Wide Area Network utilizan generalmente enlaces punto a punto.
• el asunto es determinar quién tiene el derecho de utilizar el canal, cuando se compite por éste.
• las LAN tienen algunas características particulares, como:
  • un campo de acción reducido, tamaño del orden de los kilómetros.
  • velocidad total de datos de varios Mbps (10 - 100).
  • propiedad de una sola organización.
• las WAN abarcan regiones y países enteros, con velocidades inferiores a 1 Mbps y en ellas participan varias organizaciones.
• las MAN - Metropolitan Area Network cubren ciudades pero con tecnología desarrollada para las LAN.
• la red de cable de CATV es un ejemplo de MAN con tecnología analógica.
  
• una LAN por ser de una empresa utilizará:
  • cables propios de gran ancho de banda comparado con una WAN que deberá utilizar cables telefónicos de baja velocidad.
  • el cable propio es mas confiable por lo que el protocolo de control de enlace puede ser más sencillo.
    

Normas IEEE 802 para LAN

• los comités 802 del IEEE se concentran principalmente en la interfaz física relacionada con los niveles físicos y de enlace de datos del modelo de referencia OSI de la ISO.
• los productos que siguen las normas 802 incluyen tarjetas de la interfaz de red, bridges, routers y otros componentes utilizados para crear LANs de par trenzado y cable coaxial.
• el nivel de enlace se divide en 2 subniveles MAC y LLC.
• son diferentes en la capa física en la subcapa MAC, pero son compatibles en la subcapa de enlace.
• es un módulo de software incorporado a la estación de trabajo o al servidor que proporciona una interfaz entre una tarjeta de interfaz de red NIC y el software redirector que se ejecuta en el computador.
  

• 802.1 da una introducción al conjunto de normas y define las primitivas de interfaz, para interconexión de redes.
• 802.2 describe la parte superior de la capa de enlace que utiliza el protocolo LLC.
• 802.3 describe la norma CSMA/CD.
• 802.4 describe la norma token bus.
• 802.5 describe la norma token ring.
• 802.6 red de área metropolitana MAN
• 802.7 grupo asesor para técnicas de banda ancha
• 802.8 grupo asesor para técnicas de fibra óptica.
• 802.9 redes integradas para voz y datos.
• 802.10 seguridad de red.
• 802.11 redes inalámbricas.
• 802.12 LAN de acceso de prioridad bajo demanda (100VG-Any LAN).
  
  

Definición de interconexión de red 802.1

• define la relación entre las normas 802 del IEEE y el modelo de referencia de la OSI.
• este comité define que las direcciones de las estaciones de la LAN sean de 48 bits para todas las normas 802, así cada adaptador puede tener una única dirección.
  

Control de enlaces lógicos 802.2

• define el protocolo que asegura que los datos se transmiten de forma fiable a través del enlace de comunicaciones LLC Logical Link Control.
• en los bridges estos dos subniveles se utilizan como un mecanismo modular de conmutación.
• a un frame que llega a una red ethernet y se destina a una red token ring , se le desmonta su header de frame ethernet y se empaqueta con un header de token ring.
• el LLC suministra los siguientes servicios:
  • servicio orientado a la conexión en el cual se establece una sesión con un destino y se libera cuando se completa la transferencia de datos.
  • servicios orientados a la conexión con reconocimiento parecido al anterior, en el cual se confirma la recepción de los paquetes.
  • servicio sin reconocimiento no orientado a la conexión en el cual no se establece una conexión ni se confirma su recepción.
    

Norma IEEE 802.3 y ethernet

• se utilizan en redes LAN con protocolo CSMA/CD.
• históricamente se inicia en el sistema ALOHA en Hawai, continuándose su desarrollo por la XEROX y posteriormente entre XEROX, DEC e Intel proponen una norma para la ethernet de 10 Mbps la cual fue la base de la norma 802.3
• hay dos tipos de cable:
• ethernet grueso con marcas para los conectores cada 2,5 metros y
• el ethernet delgado, coaxial flexible de 50 ohm, con conectores BNC y en otros casos, cable trenzado 10baseT con conectores RJ-45.
• la longitud máxima permitida para el cable de la 802.3 es de 500 metros (coaxial grueso).
• para aumentar su extensión se utilizan repetidores.
  

Protocolo de sub capa MAC para 802.3

• la estructura del frame para un 802.3 es:
  

• el header de 7 octetos contiene el patrón 10101010 en cada octeto, generándose un pulso cuadrado de 10 MHz durante 5,6 ms, permitiendo que el reloj del receptor se sincronice con el del transmisor.
• el octeto de inicio del frame contiene el patrón 10101011 para denotar el inicio del mismo.
• en el campo de dirección de destino, el primer bit (el 47) es 0 a menos que indique que es dirección de grupo, en cuyo caso el bit es un 1.
• las direcciones de grupo autorizan a múltiples estaciones a recibir el mensaje.
• con todos los bits del destino en 1 se pretende una difusión completa, o transmisión promiscua, incluyendo los bridges.
• el bit 46 se emplea para distinguir las direcciones locales de las de naturaleza global.
• las direcciones locales son asignadas por el administrador de red en cuanto las globales son asignadas por el IEEE para que no exista ningún duplicado en todo el mundo.
• se espera que con 46 (48-2) bits, aproximadamente 7 x 10¹³ direcciones, no se produzcan duplicados, siendo problema de la capa de red el como encontrar la estación direccionada.
• el campo de datos puede tener entre 0 y 1.500 octetos.
• se establece que un frame tiene como mínimo 64 octetos, por lo cual si un campo de datos es igual a cero, se utilizará el campo de relleno para mantener el mínimo de 64 octetos.
• los 4 últimos octetos son para el código de redundancia cíclica o CRC de 32 bits calculado por el tx y verificado por el rx; aceptándose el frame si hay coincidencia entre el CRC recibido y el calculado.
• el CSMA/CD no proporciona asentimiento, por lo que es necesario enviar un nuevo frame de confirmación desde el destino al origen.
  
  

Norma IEEE 802.4: token bus

• debido a problemas inherentes del CSMA/CD como la característica probabilística de su protocolo que podría hacer esperar mucho tiempo a un frame, o la falta de definición de prioridades que podrían requerirse para transmisiones en tiempo real, se ha especificado esta norma diferente.
• la idea es representar en forma lógica un anillo para transmisión por turno, aunque implementado en un bus.
• esto porque cualquier ruptura del anillo hace que la red completa quede desactivada.
• por otra parte el anillo es inadecuado para una estructura lineal de casi todas las instalaciones.
  

• el token o testigo circula por el anillo lógico.
• sólo la estación que posee el testigo puede enviar información en el frame correspondiente.
• cada estación conoce la dirección de su vecino lógico para mantener el anillo.
  

protocolo de subcapa MAC para 802.4 token bus

• al iniciar el anillo, las estaciones se le introducen en forma ordenada, de acuerdo con la dirección de la estación, desde la más alta a la más baja.
• el testigo se pasa también desde la más alta a la más baja.
• para transmitir, la estación debe adquirir el testigo, el cual es usado durante un cierto tiempo, para después pasar el testigo en el orden adquirido.
• su una estación no tiene información para transmitir, entregará el testigo inmediatamente después de recibirlo.
  
• la estructura del frame para un 802.4 es:
  

• el preambulo es utilizado para sincronizar el reloj del receptor.
• los campos correspondientes a los delimitadores de comienzo y fin del frame contienen una codificación analógica de simbolos diferentes al 0 y 1, por lo que no pueden aparecer accidentalmente en el campo de datos.
  
  

Norma IEEE 802.5, token ring

• una de sus características es que el anillo no representa un medio de difusión sino que una colección de enlaces punto a punto individuales.
• seleccionada por la IBM como su anillo LAN.
  

802.6 red de área metropolitana MAN

• define un protocolo de alta velocidad en el cual las estaciones enlazadas comparten un bus doble de fibra óptica que utiliza un método de acceso llamado bus dual de cola distribuida o DQDB Distributed Queue Dual Bus.
• DQDB es una red de transmisión de celdas que conmuta celdas con una longitud fija de 53 bytes, por lo tanto, es compatible con la ISDN de banda ancha ISDN-B y ATM.
• la conmutación de celdas tiene lugar en el nivel de control de enlaces lógicos 802.2.
  

802.7 grupo asesor para técnicas de banda ancha.

• proporciona asesoría técnica a otros subcomités en técnicas de conexión de red de banda ancha.
  

802.8 grupo asesor para técnicas de fibra óptica.

• proporciona asesoría técnica a otros subcomités en redes de fibra óptica como alternativa a las redes actuales basadas en cobre.

802.9 redes integradas para voz, datos y vídeo.

• tanto para LANs 802 como para ISDNs.
• la especificación se denomina IVD Integrated Voice and Data.
• el servicio proporciona un flujo multiplexado que puede llevar información de datos y voz por los canales que conectan las dos estaciones sobre cables de par trenzado de cobre.
  

802.10 seguridad de red.

• grupo que trabaja en la definición de un modelo normalizado de seguridad que interopere sobre distintas redes e incorpore métodos de autentificación y de cifrado.
  

802.11 redes inalámbricas.

• comité que trabaja en la normalización de medios como la radio de amplio espectro, radio de banda angosta, infrarrojos y transmisiones sobre líneas de potencia.
  

802.12 LAN de acceso de prioridad bajo demanda (100VG-AnyLAN).

• comité que define la norma ethernet a 100 Mbps con el método de acceso de prioridad bajo demanda propuesto por la Hewlett Packard y otros fabricantes.
• el cable especificado es un par trenzado de 4 hilos de cobre utilizándose un concentrador central para controlar el acceso al cable.
• las prioridades están disponibles para soportar la distribución en tiempo real de aplicaciones multimediales.
• los concentradores 100VG-AnyLAN controlan el acceso a la red con lo cual eliminan la necesidad de que las estaciones de trabajo detecten una señal portadora, como sucede en el CSMA/CD de la norma ethernet.
• cuando una estación necesita transmitir, envía una petición al concentrador.
• todas las transmisiones se dirigen a través del concentrador, que ofrece una conmutación rápida hacia el nodo destino.
• emisor y receptor son los únicos involucrados en las transmisiones, a diferencia del CSMA/CD donde la transmisión es difundidad por toda la red.
• si múltiples peticiones de transmisión llegan al concentrador, primero se sirve la de mayor prioridad.
• si dos estaciones de trabajo hacen la solicitud con la misma prioridad y al mismo tiempo, se van alternando para darles servicio.
• este método de trabajo es mejor que CSMA/CD.