UNIVERSIDAD TECNOLOGICA AMERICA ESCUELA DE CIENCIAS DE LA COMPUTACION INGENIERIA ELECTRONICA Y TELEMATICA
TEMA: NORMAS IEEE.802.3 Y 802.5 MATERIA: COMUNICACIÓN DE DATOS
ESTUDIANTE(S): PAÚL PULLA
CICLO: 6to TELEMÁTICA
FECHA: 06 DE JULIO DE 2010
CUENCA ± ECUADOR
La IEEE (Ins titute of Electrical and Electr onic Engineer s) ha publicado vari os
estándares de gr an ace ptación par a redes LAN. Estos estándares son muy importantes porque fortalecen el uso d e pr otocolos e inter faces comunes. El conjunto de nor mas del
estándar IEEE par a redes de área local se denomina IEEE 802 y se compone de: -
IEEE 802.1 High Level Inter face
-
IEEE 802.2 Logical Link Contr ol
-
IEEE 802.3 Carrier Sense Multi ple Acce ss/Collision Detect (CSMA/CD)
-
IEEE 802.4 Tok en Bus
-
IEEE 802.5 Tok en Ring
-
IEEE 802.6 Metr opolitan Area Networ ks
-
IEEE 802.7 Br oad band LANs
-
IEEE 802.8 Fibre Optic LANs
-
IEEE 802.9 In tegr ated Data and Voice Networ ks
-
IEEE 802.10 S ecurity
-
IEEE 802.11 Wireless N etwor ks Estas nor mas han s ido adoptadas por el ANSI (Ins tituto Nacional Americano de Nor malización), el NBS (Of icina Nacional de Nor mas) y la ISO (Or ganización
inter nacional de Nor mas). En la realización de este tr a bajo nos vamos a centr ar en las nor mas 802.3, 802.4 y 802.5
que son las que describen las nor mas princi pales de re des LAN. 802.3 y Ethernet:
Esta nor ma es utilizada en las re des LAN con pr otocolo 1-per sistente
CSMA/CD (Carrier Sense Multi ple Access with Collision Detection). Este pr otocolo f unciona básicam ente como "un gru po de amigos alre dedor de una mesa, en una ha bitación oscur a", es decir , todas las per sonas alre dedor de la mesa deben escuchar dur ante un p eríodo antes de poder ha blar (Carrier Sense). Una vez realizada la escucha
todos tendrá n la misma oportunidad par a decir algo (Multi ple Access). Si dos per sonas comienzan a ha blar a la vez, se dará n cuenta al instante y de jarán de ha blar (Collision detection). Par a tr aducir esto a tér minos de Ether net, diremos que: Las estaciones que quieren tr ansmitir escuchan la infor mación que fluye a tr avés del
ca ble, si está ocu pado esper an, en caso contr ario tr ansmiten (Carrier Sense). Ninguna inter faz Ether net tiene prioridad so bre otr a, reinando la democr acia entre ellos (Multi ple
Access). S i dos estaciones comienzan a tr ansmitir justo al mismo tiempo, s e gener a una
colisión que es solucionada con la re petición completa de la oper ación, tr as una esper a aleatoria de unos micr osegundos (Collision Detection). Par a el tr atamiento de colisiones se usa un algorit mo especial, que es el que gener a el inter valo de tiempo aleatorio y mantiene las estaciones en esper a. Es importante res eñar que el tér mino "colisión" no es
un tér mino que indique que algo malo o erróneo este ocurriendo, a unque por el "sonido" de la pala br a pueda parecer lo. Las colisiones son eventos a bsolutamente nor males y
esper ados en un entor no Ether net y la ocurrencia de las mismas s ólo indica que el pr otocolo f unciona como ha s ido diseñado. Por este motivo se piensa que la pala br a "colisión" está mal empleada en este á m bito por su malsonancia. Un númer o elevado de colisiones par a una misma tr ama indica que la red está muy
car gada. Solamente después de 16 colisiones consecutivas de una misma tr ansmisión, esta será descartada y esto sólo ocurre cuando el canal está so brecar gado dur ante un período lar go de tiempo o s e ha r oto en algún punto. El pr otocolo CSMA/CD, está diseñado par a p r oporcionar acceso a un canal compartido de tal maner a que todas las estaciones tienen oportunidad de utilizar la re d. D espués d e
cada tr ansmisión de paquete, las estaciones usan el pr otocolo par a deter minar que máqui na entr ará en pos esión del canal. El na cimiento de esta nor ma se debe al enor me éxito que tuvo el s istema CSMA/CD de 2.94 Mb ps par a 100 estaciones de tr a bajo en un ca ble de 1 Km de longitud, que f ue desarr ollado por Xer ox y que posterior mente f ue llamado Ether net (¡Un poco de actualidad!
Ether net es de le jos la tec nología LAN más popular . La industria esti ma
que en 1994 alrededor de 40 millones de nodos Ether net f uer on instalados por todo el mundo. Una de las r azones de este éxito ha sido que las especif icaciones y derechos par a construir Ether net, han estado disponibles par a todo el mundo desde el princi pio. Esta Apertur a, com binada con la fa cilidad de uso y r o bustez del sistema han s ido las otr as dos r azones f undamentales de la gr an a ce ptación de la tecnología. El resultado direct o es que la ma yoría de los vendedores equi pan sus pr oductos con un inter face Ether net, capa z de oper ar a 10 Mb ps o a 100 Mb ps y de f un cionar con una gr an varie dad de computador as bajo una Ether net LAN).
Dibujo del primer sistema Ethernet
Debido a es e triunfo las compañías Xer ox, DEC e Intel p r opusier on una nor ma par a la Ether net de 10 Mb ps, que constituyó la base de la 802.3. Es ta nor ma describe una familia completa de sistemas 1-per sistente CSMA/CD oper ando
a velocidades
comprendidas entre 1 y 10 Mb ps, en varios m edios f ísicos, per o nos vamos a centr ar en la ver sión de la banda de bas e a 10 Mb ps. Vamos a comenzar el estudio con el conce pto d el ca ble. Ha y dos ti pos de ca ble coaxial
que se utilizan comúnmente (am bos son compatibles y pueden conectar se): -
Ether net grueso: Es de color amarillo (sugerencia de la nor ma 802.3) y tie ne unas marcas cada 2,5 metr os pa r a los conectores.
-
Ether net delgado: Es mas f ino y flexible. Utiliza conectores de ti po BNC par a for mar
uniones en T. Es más económico y se suele usar par a distancias cortas. (Es res eña ble que el estándar más reciente def ine el s istema 100 Mb ps Fast Ether net, el
cual oper a so bre par trenzado y f ibr a ó ptica). La técnica que s e utiliza par a la detección de ca bles r otos y falsos contactos s e denomina Reflectometría de dominio tempor al y se basa en el uso de un pulso conocido
que es enviado por el ca ble. Este pulso gener a un eco al chocar con un o bstáculo o con el extremo ter minal. Una vez que se conoce el tiempo de devolución d el eco, s e puede calcular orígenes nuevos de eco con gr an exactitud. La nor ma 802.3 usa la codif icación Manchester . En esta codif icación, cada período d e
bit se divide en dos inter valos iguales. El bit 1 s e re presenta con voltaje alto en el pri mer inter valo y bajo dur ante el segundo y el bit 0 al contr ari o. Con esto se consigue que todos los períodos de bit tengan una tr ansición en la parte media p r oporcionando así un excelente sincr onismo entre el rece ptor y el tr ansmisor .
Flujo
de bits
Cod. Binaria
Cod. Manchester
1
0
0
0
0
1
0
1
1
La conf igur ación usual de Ether net s e puede o bs er var en el siguiente grá f ico: Nú cleo
del cable
Transmisor receptor: Contiene la electrónica necesaria para la detección y para el control de colisiones.
Ordenador
Tarjeta: Contiene un chip controlador de tramas en
Cable del transmisor receptor (hasta 50 m): Contiene 5 pares de cables trenzados, aislados individualmente. Dos de ellos son de datos de entrada salida, otros dos de señales de entrada salida y el otro p uede alimentar al transmisor receptor o transceptor.
La longitud máxi ma per mitida par a un ca ble 802.3 es de 500 metr os. Si es necesaria una
red mayor debemos emplear mluti ples ca bles conectados mediante re petidores (los cuales reciben, amplif ican y tr ansmiten señales en am bas direcciones). Aun así no es posible que dos tr ans ce ptores estén se par ados por más de 2.5 Km o que exista una
tr ayectoria entre dos tr ansce ptores que atr avies e más de cuatr o re petidores. Entre las dif erentes for mas de ca blear un edif icio, tenemos la topología lineal (de cuart o a cuarto), en espina (un ca ble grueso del sótano al último piso y ca bles más delgados
que se conectan alos re petidores de cada piso), en árbol (la más gener al) y segement os se par ados conectados mediante puentes o re petidores s electivos que a dif erencia de los
re petidore s or dinarios, examinan cada tr ama y sólo reenvian las tr amas que deben llegar al siguiente segment o. Protocolo
de subcapa MAC para un 802.3:
7
1
2 -6
2-6
2
0-1500
0-46
4
Octetos (Bytes) p
Preámbulo
Dirección
Dirección
destino
origen
Inicio del límite
Longitud del
de la trama
campo de datos
Datos
Código de redundancia
Relleno
Preá m bulo: patrón de octetos=10101010 Inicio de tr ama: patrón e octeto=10101011 Dirección destino y origen: Se per miten direcci ones d e 2 ó 6 octetos. Si es todo unos s e
envia a todos los usuarios y pasa por todos los puentes. -
Bit de mayor or den en dirección destino or dinaria=0
-
Bit de mayor or den en dirección destino de gru po=1 (Todas las estaciones del gru po
reciben la tr ama= Dif usión restringida). -
Utilización de bit númer o 46 par a direcci ones glo bales (son as ignadas por el estandar par a asegur ar que no existan dos estaciones con la misma dirección glo bal. El númer o de direcci ones glo bales as ciende a 6 octetos * 8 bits = 48 bit s. 48 bits - 2 bit s = 46 bits
7 *1013 direcciones glo bales.
Campo de longitud:Indica cuantos octetos están presentes en el campo de datos. La longitud mínima desde la dirección destinataria al código de re dundancia es de 64 octetos. Esto s ir ve par a d if erenciar entre las tr amas correctas y las tr amas basur a y par a
evitar que una estación complete la tr ansmisión de una tr ama corta, antes de que el primer bit haya pasado por todo el ca ble lo que podría de jar sin detectar una colisión. Datos: Debe tener una longitud mínima de 46 octetos, s i no alcanza la longitud mínima,
el campo de relleno mete octetos en el campo de datos hasta llegar a ese valor . Código de redundancia: Código de 32 bits que re presenta el conjunto de datos. Es un código de verif icación por redundancia cíclica. Cuando s e detecta una colisión, las estaciones a bortan la tr ansmisión y esper an un tiempo aleatorio antes de re petir completamente el ciclo. Este pr oceso de al eatoriedad ocurre de la siguiente maner a: Una vez ocurrida la colisión, el tiempo s e divide en r anur as d iscretas, de longitud igual al tiempo que se tar da en dar una vuelta completa al ca ble en el peor caso. En al primer a colisión se esper a o un tiempo de r anur a, o nada, antes de volver a inte ntar lo. Si s e pr oduce una nueva colisión, (dos estaciones han elegido la misma r anur a), cada estación elige aleatoriam ente un númer o 0, 1 ,2 ó 3 y esper a ese númer o de tiempos de r anur a. En g ener al , después de i colisiones s e seleccionará un númer o al eatorio entre 0 y 2i -1 colisiones, y se esper ará ese mismo númer o de r anur as. Así hasta 16 colisiones, moment o en que se infor mará al or denador so bre el fallo. Este algorit mo se conoce como disminución ex ponencial binaria.
802.5: Paso de testigo en Anillo
Estas re des han s ido muy usadas tanto en re des de área local, como en re des de área
extendida. El anillo re presenta un conjunto de enlaces punto a punto individuales, que confor man un círculo. Este ti po de enlaces pr oporcionan una tecnología que ha sido muy bie n entendida, sencilla y pr o bada que puede f uncionar en medios como pa r
trenzado, ca ble coaxial y f ibr a ó ptica. Aunque existen varios ti pos de anillos, el nor malizado par a la 802.5 s e denomina paso de testigo en anillo. En pri mer lugar vamos a describir las car acterísticas princi pales del paso de testigo en anillo y luego tr atare mos la nor ma más en detalle. El pri mer aspecto importante de cualquier red en an illo es la "longitud f ísica" d e un bit,
que de pende de la capa cidad del anillo y de su tamaño. Posterior mente veremos s us implicaciones. Como se ha mencionado con anterioridad, un anillo está constituido por un serie de inter faces conectados por medio de una línea punto a punto.
Interf aces
Estación
Anillo unidireccional
Cada uno de los bits que llegan a la interface se copia a una memoria temporal de un bit, para después copiarse de nuevo al anillo. Mientras está en memoria
En un paso de testigo en an illo, s e tiene un pa trón de bits especial (testigo) que circula por el anillo cuando las estaciones están inactivas. Par a poder tr ansmitir es necesari o
que la estación que quiere enviar quite el testigo del anillo. Como s ólo ha y un testigo, sólo una estación puede tr ansmitir a la vez. Debido a este diseño, el anillo deberá tener un retar do suf iciente par a contener el testigo
completo circulando con todas las estaciones inactivas. El retar do tiene dos componentes, 1 bit intr oduci do por cada estación y el retar do de la señal de pr opagación. Cuando las estaciones son apagadas, s e elimina el retar do de un bit, por lo
que en un anillo corto, se deberá intr oducir un retar do artif icial par a asegur ar se de que el testigo queda contenido en él.
Los modos d e oper ación de los inter faces son el de escucha (los bits se copian con un
retar do de un bit) y el de tr ansmisión (cuando s e ha captur ado el testigo que posterior mente deberá ser re gener ado por la estación).
Cuando los bits regresan a la estación origen, o s e desechan, o s e comprueban par a contr olar la f ia bilidad del an illo. Cuando el último bit ha llegado, la inter face debe pasa r a modo de escucha par a rec oger el testigo si ninguna estación lo ha rec ogido pre viamente. Par a el caso concreto de la nor ma 802.5, ha y que resaltar lo siguiente: La capa f ísica, necesita par trenzado recubierto a 1 ó 4 Mb ps. La codif icación de señales se realiza por código Manchester . La nor ma su per a el pr o blema de "caida del sistema enter o por r otur a del ca ble en un deter minado lugar ", mediante el empleo de una centr al de ca bles. La centr al se compone de relés d e paso alimentados directamente por las estaciones. S i el anillo se r ompe o s e apaga una estación, se pier de corriente y el relé se liber a puenteando la máquina en
cuestión. Esto tam bién es conocido como "Anillo en for ma de estrella". Protocolo
de subcapa MAC para el paso de testigo en anillo:
Mientr as no ha y tráf ico, circula de for ma indef inida por el anillo un testigo de 3 octet os. Lo nor mal es que el pri mer bit de la tr ama, regrese al extremo emisor antes de la
tr ansmisión de la tr ama completa (solamente un anillo muy gr ande podrá conte ner una tr ama corta al completo), por lo tanto s erá necesaria la "limpieza" de bits d el anillo por parte el emisor . El tiempo de retención de testigo por parte de una estación es de 10 ms de for ma gener al, aunque se puede modif icar . Dur ante este tiempo s e pueden enviar una tr ama o varias . El for mato de la tr ama es el siguiente: 1
1
1
2 -6
2-6
No límite
4
1
1
Octetos (Bytes) p SD:
Delimitador
de comienzo
Dirección
Dirección
destino
origen
Datos
FS: Estado AC: Control de
Código de
Acceso
redundancia
de la trama
FC: Control de la trama ED:
Delimitador de f in
Delimitador de comienzo y f in: Marcan el inicio y f in de la tr ama mediante patr ones d e
codif iación Manchester inválidos (par a distinguir los de lo octetos de datos). Contr ol de Acceso: Contiene el bit del testigo, del monitor , los bits de prioridad y los de reser va. Contr ol de tr ama : Distingue las tr amas de datos con respecto a varias tr amas de contr ol. Datos: Longitud tan gr ande como s ea necesaria, su poniendo que se pueda tr ansmitir
toda dentr o del tiempo de retención de testigo. Estado de la tr ama: Contenido de los bits A y C. Cuando una tr ama llega a una inter face de una estación, pone a uno el bit A dur ante su paso. Si además la inter fase copia la
tr ama, entonces tam bién pone a uno el bit C. Hay tres com binaciones posibles: A
C
Descri pción
0
0
El destinatario no está presente o no está encendido.
1
0
El destinatario presente y la trama no es aceptada.
1
1
Es destinatario presente y trama está copiada.
De esta maner a, este campo s ir ve par a a umentar la f ia bilidad, en vista d e que los bits A
y C no se encuentr an incluidos en el código de redundancia. Delimitador de f in: Contiene un bit E que s e levanta siempre que cualquier inter face detecte un err or y tam bién un bit que marc a la última tr ama. Los demás campos son s imilares al resto de las nor mas vistas hasta ahor a. Par a el mane jo de múlti ples tr amas con prioridad, s e pr ocede de la siguiente maner a. Los tres octetos de la tr ama testigo, contienen un campo en el octeto inter medio que
esta blece la prioridad del testigo. Cuando una estación quiere tr ansmitir una tr ama con prioridad n, deberá esper ar hasta que capture un testigo con prioridad e a n. Mantenimiento del anillo:
Aparece la f igur a de la estación su per visor a, que se encar ga de inspeccionar el anillo (debe vigilar par a que el testigo no s e pier da, tomar decisiones si se r ompe el anillo y limpiar el anillo de tr amas huér fanas
tr amas cortas so bre anillos lar gos que fallan
antes d e que se vacien las tr amas). Si esta cae, un pr otocolo de contienda s elecciona otr a
inmediatamente (cualquier estación puede ser lo). Ejemplos de tr amas de contr ol de Paso de testigo en anillo:
Campo
de Nombre
Descripción
control
00000000
P rueba de du plicado de Prueba so bre si dos estaciones tienen la misma dirección
dirección.
00000010
Bal iza
Utilizado par a localizar ru ptur as en el anillo.
...
...
...
00000100
P ur ga
Reiniciar el anillo.
...
...
...
Cuando el anillo empieza a f uncionar , una estación tr ansmite la tr ama "Reclamo de testigo" lo que la convierte en su per visor a. Este planteamiento de su per visión centr alizada, ha ce el mantenimiento de la re d más sencillo, per o pres enta el pr o blema de que si la estación su per visor a falla, per o sigue
tr ansmitiendo tr amas "Su per visión Activa Presente", ninguna estación llegará jamas a desaf iar la, ya que las estaciones su per visor as no pueden ser impugnadas. Esto implica
que el 802.4 es más f ia ble, per o el 802.5 es más sencillo. Comparación del 802.3, 802.4 y 802.5 y
802.3 :
Ventajas: Ti po más usado, gr an bas e instalada, más ex periencia Pr otocolo s encillo, ca ble pasivo, sin modems. Retar do con baja car ga es casi cer o. Desventajas: Circuitos de detección de colisiones son anal ógicos. Tr amas mínimas de 64 bytes. No deter minístico (inapr opiado par a tr a bajo en tiempo real) Sin prioridades. Longitud ca ble máxi ma de 2500m (a 10 Mb ps) Con car ga alta, presencia de + colisiones ¯ rendimiento.
y
802.5 :
Ventajas: Mane ja conexiones PaP, sencillas y digitales. Anillos con cualquier medio de tx. Uso de Centr os de ca bleado per mite detectar y eliminar fallas de ca bleado automáticamente. Puede ha ber prioridades. Posibles marc os cortos ó extremadamente lar gos, limitados s ólo por Tiempo de retención del tok en. Rendimiento excelente con car ga alta (como tok en bus y ¹ 802.3) Desventajas: Función de su per visión centr alizada ® crítico. Retar do a muy baja car ga ( por paso del tok en)
