Download - Capa de Enlace 01
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1
La Capa de Enlace de Datos proporciona los siguientes servicios a la Capa de Red:
Agrupar los bits de la Capa Fsica en marcos o tramas
Control de flujo
Deteccin de errores
Control de errores
Direccionamiento
La Capa de Enlace de Datos
Host A
(Origen)
Host B
(Destino)
4
3
2
1
4
3
2
1
Trayectoria
de datos
virtual
Trayectoria
de datos real
Servicio proporcionado a la capa de red
-
2
Enmarcado:
Caracteres de inicio y fin de caracteres, con relleno de caracteres:
La Capa de Enlace de Datos
Caracteres ASCII
soh eot Datos
caracter de inicio soh (inicio de cabecera) 01H
caracter de fin eot (fin de transmisin) 04H
caracter de relleno esc (marca de aparicin de datos especiales) 1BH
carcter
soh
eot
esc
caracter enviado
esc x
esc y
esc z
-
3
Ejm: En la transmisin de un archivo de texto ASCII en RS232.
La Capa de Enlace de Datos
soh eot esc esc
Datos
carcter
soh
eot
esc
caracter enviado
esc x
esc y
esc z
-
4
Ejm: En la transmisin de un archivo de texto ASCII en RS232.
La Capa de Enlace de Datos
Relleno de caracteres (a) Los datos originales (b) Datos transmitidos
soh eot esc esc
soh eot z esc esc esc esc x y z
Datos
(b)
(a)
carcter
soh
eot
esc
caracter enviado
esc x
esc y
esc z
-
5
Indicadores de inicio y fin, con relleno de bits:
Cada marco comienza y termina con un patrn especial de bits: 01111110 -byte indicador
Relleno de un bit 0 cada cinco 1s consecutivos
Relleno de bits (a) Los datos originales (b) Datos transmitidos (c) Los datos como se guardan
en la memoria del receptor
Bits de relleno
(a)
(c)
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0
01111110 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 01111110
(b)
0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0
La Capa de Enlace de Datos
Byte indicador
de inicio Byte indicador
de fin
-
6
Control de flujo:
Es la tcnica utilizada para asegurar que la entidad de transmisin no sobrecargue a la entidad receptora
Se prohibe el envo de marcos hasta que el receptor lo haya autorizado
Espera
confirmacin
La Capa de Enlace de Datos
Transmisor A Receptor B
-
7
Protocolo simplex de Parada y Espera
1. Los datos se transmiten una trama a la vez
Datos
Receptor B
Protocolo simplex de parada y espera
Transmisor A
2. Hay un espacio
finito en el buffer del
receptor
3. El canal de comunicacin
entre las capas de enlace no
pierde tramas
4. El problema que se debe evitar es que el transmisor sature al receptor
5. El receptor enva un acuse, por
cada trama recibida exitosamente
6. El canal fsico es semiduplex
Acuse
7. Al recibir el acuse el transmisor esta
autorizado a enviar la siguiente trama
La Capa de Enlace de Datos
-
8 Utilizacin del enlace mediante parada y espera
(tiempo de transmisin de trama = t trama, tiempo de propagacin = t p )
A
trama
B
A B
A B
t = 0
A B
t trama
A B
A B
A B
A B
A B A B
t p > t trama t p < t trama
ACK
La Capa de Enlace de Datos
t p
t trama + t p
t trama + 2 t p
ACK
t = 0 trama
t trama + t p
t trama + 2 t p
t trama
t p
-
9
# 1
Receptor B
Protocolo no es eficiente
Transmisor A
ACK
La Capa de Enlace de Datos
# 2
ACK
# n
ACK
Eficiencia : = t trama
t trama + 2t p
t trama
ACK
t p
t trama + t p
t trama + 2 t p
Protocolo simplex de Parada y Espera
x 100%
-
10
Protocolo de Ventana Corrediza
2. Se transmiten W tramas
consecutivamente, cada trama un nmero
de secuencia
Datos
Receptor B
Protocolo de Ventana Corrediza
Transmisor A
3. El receptor reserva
memoria temporal
para almacenar W
tramas
4. El canal de comunicacin
entre las capas de enlace no
pierde tramas
5. El receptor envia un
acuse, con el numero de
secuencia que espera recibir
7. El canal fsico es duplex, se
incorporan datos a los acuses
enviados
Acuse
Datos Datos Datos
1. Al emisor se le permite
enviar W tramas sin tener
que esperar ningun acuse
Datos
6. Se aprovecha mejor el ancho de
banda
La Capa de Enlace de Datos
-
11
# 1
Receptor B
x 100%
Transmisor A
ACK
La Capa de Enlace de Datos
Eficiencia : = w x t trama
t trama + 2t p
Protocolo de Ventana Corrediza o Deslizante
# 2 # 3 W
# 1
= 1 Si w x t trama t trama + 2t p
W (eficiencia)
A y B acuerdan el
nmero de tramas que
A puede enviar y que B
puede recibir ese
numero de tramas es
W.
-
12
Tramas ya transmitidas
Tramas temporalmente
almacenada, hasta ser
confirmadas Ventana de tramas que se
pueden transmitir
... 0 2 3 4 5 ... 1 6 7 0 2 3 4 5 1 6
La ventana se cierra por
el lmite inferior cuando
se envan tramas
La ventana se abre por el
lmite superior cuando se
reciben ACKs
(a) Desde el punto de vista del
transmisor
Tramas ya recibidas
Ventana de tramas que se
pueden aceptar
... 0 2 3 4 5 ... 1 6 7 0 2 3 4 5 1 6
La ventana se cierra por
el lmite inferior cuando
se reciben tramas
La ventana se abre por el
lmite superior cuando se
envan ACKs
(b) Desde el punto de vista
del receptor
Nmero de secuencia
de las tramas
ltima trama
confirmada
ltima trama
transmitida
ltima trama
confirmada
ltima trama
recibida
Ventana corrediza de tamao 7 con nmero de secuencia de 3 bits
La Capa de Enlace de Datos
-
13
Sistema origen A
F0
Ejemplo de un protocolo ventana corrediza
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
Sistema destino B
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
F1
F2 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
RR3 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 F3
F4
F5
RR4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
F6 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
La Capa de Enlace de Datos
W = 7 W = 7
W = 4
W = 4
W = 7
W = 7
W = 7
W = 4
W = 3
W = 4
-
14
Nodo A Nodo B
La Capa de Enlace de Datos
Dos nodos vecinos (A y B) usan un protocolo con ventana deslizante con 3 bits para los
nmeros de secuencia, con un tamao de ventana W igual a 4. Supngase que A transmite y
B recibe, mostrar las distintas posiciones de las ventanas deslizantes para siguiente sucesin
de eventos:
a) Antes de que A enve ninguna trama.
b) Despus de que A enve las tramas 0, 1, 2 y B confirme 0 y 1 y despus que A haya
recibido las ACK.
Nodo A Nodo B
c) Despus de que A enve las tramas 3, 4 y 5 y B confirma 4 y la ACK 4 que se recibe en
A.
-
15
El bit de paridad (par o impar) que
se agrega al final de cada carcter
recibe el nombre de bit de paridad
vertical comprobacin de
redundancia vertical (VRC)
1 1 1 0 0 0 1 0
0 0 0 1 1 1 0 1
1 1 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
La Capa de Enlace de Datos
Deteccin de errores:
Mtodo de Paridad: Se agrega un bit a cada uno de los caracteres de enviados. El bit puede ser 1 0
Contando el bit de paridad, se tendr un nmero par (paridad par) de bits 1 un nmero impar (paridad impar) de bits 1
-
16
El bit de paridad (par o impar) que se agrega al
final de cada columna de un bloque de caracteres
recibe el nombre de bit de paridad horizontal
comprobacin de redundancia horizontal (LRC)
0 0 0 1 1 1 0 1
1 1 0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 1 1 0 0
0 1 0 1 1 0 1 0
1 1 1 0 0 0 1 0
La Capa de Enlace de Datos
-
17
Cifra de Comprobacin o Checksum:
El transmisor trata cada par de caracteres como entero de 16 bits y calcula la suma
Si la suma es mayor de 16 bits se suman los bits de acarreo al total
Ejm: Hallar la suma de comprobacin de 16 bits para una cadena de texto pequea
La Capa de Enlace de Datos
48
H
65
E
6C
L
6C
L
6F
O
20 77
W
6F
O
72
R
6C
L
64
D
2E
.
4865 + 6C6C + 6F20 + 776F + 726C + 642E + acarreo = 71FC
71FA + 2 =71FC
4 8 6 5
6 C 6 C
6 F 2 0
7 7 6 F
7 2 6 C
6 4 2 E
2 7 1 F A
+
soh eot Bloque de datos con relleno de caracteres acarreo
checksum
-
18
Mtodo de Cdigo de Redundancia Cclica: Consiste en que la estacin emisora agregue al final de cada marco una informacin adicional
El transmisor y el receptor deben acordar un Polinomio Generador g(x)
Se anexa una Suma de comprobacin al final del marco, de tal manera que el polinomio representado sea divisible por g(x)
Cuando el receptor recibe esta informacin, intenta dividirlo entre g(x). Si hay residuo se determina que ha habido un error de transmisin
La Capa de Enlace de Datos
-
19
1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
Marco: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1
G(x): x4 + x +1
Coeficientes del Polinomio: 1 0 0 1 1
1 0 0 1 1 1 0 0 1 1
1 0 0 1 1
1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
1 0 1 1 0 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
Mensaje tras anexar 4 bits 0: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
Mensaje transmitido: 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0
(Residuo)
1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0
1 1 1 0
1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0
-
Para calcular la suma de comprobacin:
Si r es el grado de g(x). se anexa r bits 0 al
final del marco .Ejm: Si el marco es de 6 bits,
el grado del polinomio es 5
1 1 0 0 0 1 = x5 + x4 + x0
Se divide la cadena resultante de bits entre
g(x), usando la divisin de mdulo 2
Luego se resta el residuo al dividendo usando
la resta en mdulo 2 (or exclusivo)
El resultado es t(x): el marco mas la suma de
comprobacin
La Capa de Enlace de Datos
-
20
Ejemplo: Si se utiliza el Mtodo de Redundancia Cclica para la
deteccin de errores con polinomio generador x5 + x4 + x + 1 y se
desea enviar un mensaje 1 1 1 0 0 0 1 1 Cul es el mensaje
transmitido?
La Capa de Enlace de Datos
-
21
Ejemplo: Se ha recibido la siguiente trama: 11010110111110 dentro
del cual se encuentra los bits redundantes. La redundancia
corresponde al clculo realizado mediante la tcnica de
Codificacin de Redundancia Cclica (CRC) usando un polinomio
generador cuyos coeficientes son 10011. Determinar si la trama
recibida ha llegado correctamente. Si ha llegado correctamente cual
es el dato recibido.
La Capa de Enlace de Datos
-
22
Control de errores:
Se consideran 02 tipos de errores:
Trama perdida
Trama daada
Las tcnicas mas usadas para el control de errores son:
Deteccin de errores
Confirmacin positiva
Retransmisin despus de un intervalo de tiempo
Confirmacin negativa y retransmisin
Estos mecanismos se denominan genericamente como ARQ- Solicitud de Repeticin Automtica
La Capa de Enlace de Datos
-
23
1. Los datos se transmiten en una sola
direccin
Datos
Receptor B
ARQ con Parada y Espera
Transmisor A
2. El canal de comunicacin comete
errores: los marcos pueden llegar daados
o perderse 3. El receptor detecta la
falla del marco con la
suma de comprobacin
y descarta la trama
4. El transmisor utiliza un
temporizador que cuando expira sin
recibir un acuse reenvia la trama
ARQ con Parada y Espera
Caso a
Datos
La Capa de Enlace de Datos
-
24
ACK
Receptor B Transmisor A
1. La trama se recibe exitosamente pero el acuse daa
Datos
3. Para evitar tramas duplicadas el
transmisor pone un nmero de secuencia de
1 bit ( 0 1) en el encabezado
1
2. El temporizador se
termina y se reenvia la trama
Caso b
ARQ con Parada y Espera
La Capa de Enlace de Datos
-
25
B A
Expiracion
del contador
temporal
Se pierde la
trama 0
A retransmite
B A
Expiracion
del contador
temporal
Se pierde
ACK 0
A retransmite B descarta la
trama
duplicada
La Capa de Enlace de Datos
ARQ con Parada y Espera
-
26 ARQ con vuelta atrs n
ARQ con vuelta atrs N
F2
Receptor B Transmisor A
2. El receptor descarta todos las
tramas despues de la trama
defectuosa
3. El receptor enva una
confirmacin negativa
REJ F1
F0 F1 F7
1. El transmisor emitira
tramas con numeros de
secuencia
4. El transmisor reenva a partir
de F1
F3 F1 F2 F7
La Capa de Enlace de Datos
-
27
B A
4, 5 y 6
retransmitidas
B A
Expiracin
del contador
temporal
Descartado
por el
receptor
La Capa de Enlace de Datos
ARQ con vuelta atrs n
-
28
ARQ con Rechazo Selectivo
F2
Receptor B Transmisor A
2. El receptor descarta la trama
defectuosa y almacena las correctas
3. El receptor envia una
confirmacion negativa
SREJ F1
F0 F1 F7
1. El transmisor emitira
tramas con numeros de
secuencia
4. El transmisor solo reenvia la
trama F1
F1
5. Cuando reciba la trama faltante
envia todas las tramas en orden a la
capa de red
La Capa de Enlace de Datos
-
29
B A
4 retransmitida
B A
Expiracin
del contador
temporal
Almacenados
temporalmente
por el receptor
ARQ con Rechazo Selectivo
La Capa de Enlace de Datos
-
30
Control de errores
La Capa de Enlace de Datos
ARQ con parada y espera
ARQ con vuelta atrs N
ARQ con rechazo selectivo
Basados en la tcnica de
Ventana Corrediza
Receptor B Transmisor A
ARQ con vuelta atrs N
F0
F1
F2
REJ 1
F1
F2
F3
RR 4
Es la tcnica de control de errores ms usada
En caso de falla, el receptor enva una confirmacin negativa
-
31
La Capa de Enlace de Datos
Receptor B Transmisor A
ARQ con rechazo selectivo
F0
F1
F2
SREJ 1
F1
F4
F3
Desventaja: Complicaciones en la
implementacin
Lgica adicional para ordenar las tramas en el receptor
Lgica adicional para enviar una trama fuera de orden en el transmisor
Mayor memoria temporal en el receptor para almacenar las tramas en
desorden, hasta recibir la trama que
falta y entregar todas las tramas en
orden, al software de las capas
superiores
-
32
La Capa de Enlace de Datos
Cunto debe ser el tamao de ventana en el ARQ con rechazo
selectivo para evitar problemas de interpretacin en el receptor?
Ejm: Se tiene un ARQ con rechazo selectivo con nmeros de
secuencia de 03 bits y tamao de ventana 7. El transmisor A enva
tramas de 0 a 6 al receptor B. B recibe las tramas y enva la
confirmacin de las 7 tramas pero se pierde. Expira el temporizador
en A y retransmite la trama 0 Qu interpretacin errnea puede dar
B a esta transmisin?
-
33
La Capa de Enlace de Datos
Receptor B Transmisor A
F0
F1
F6
RR 7
F0
F7
RR 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
Inicialmente
W = 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 0
Expira el temporizador
A reenva trama 0
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 7
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 7
B acepta la trama 0 por que est
dentro de la ventana del receptor
siendo una trama duplicada.
B supone que F7 se ha perdido y
pide su retransmisin
-
34
La Capa de Enlace de Datos
Receptor B Transmisor A
F0
F1
RR 4
F0
RR 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
Inicialmente
W = 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 0
Expira el temporizador
A reenva trama 0
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 4
B rechaza la trama 0 (duplicada)
por que no est dentro de la
ventana del receptor
Solucin:
ARQ rechazo selectivo
Wmx = 2 n 1
ARQ vuelta atrs N
Wmx = 2 n - 1 F2
F3
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
W = 4
-
35
La Familia HDLC (Control de Enlace de Datos de Alto Nivel)
HDLC
LAP-B
(X.25)
LAP-D
(ISDN)
V.120
(ISDN)
LLC
(LANs)
LAP-M
(V.42)
LAP-X
(Teletex)
LAP-F
(FR)
La Capa de Enlace de Datos
-
36
Bits
Formato estndar de una trama HDLC
8 extensible
Direccin Control
8 16
Datos
Longitud variable
Secuencia de
control (FCS)
8 16 32 8
Campo de direccin:
identifica siempre la estacin
secundaria que est enviando
o que va a recibir un marco
Campo de informacin: la
informacin es contenida en este
campo. Su longitud no esta
definida por norma, pero debe ser
mltiplo de 8 bits.
Campo de secuencia de comprobacion de trama
(FCS): Supervisa y detecta errores en el marco
recibido. Utiliza el cdigo de redundancia cclica
CRC
Cabecera Cola
Campo de control: establece las funciones de
control :nmeros de secuencia y acuses. Define
tres tipos de marcos: Informacin, Supervisin y
No numerada
Flag de inicio
01111110 (7E)
Flag de fin
01111110 (7E)
Flag de inicio y fin : Se usa para establecer y mantener la sincronizacin. Se utiliza insercin de bits 0 cada cinco bits 1 consecutivos en el campo de informacin como relleno.
La Capa de Enlace de Datos
-
37
Campo de Control de Informacin - I: Se usa para indicar que se transportan datos de usuario
Transporta confirmacin positiva de los marcos recibidos
El tamao mximo de ventana permitido es de 7 de 127 bits
Bits 3
Secuencia
N(s) P/F
1
0
1 3
Siguiente
N(r)
El primer bit en 0
identifica al marco de
informacin
P: Cuando la estacin
primaria enva un
comando. Bit 1
F: Cuando la estacin
secundaria enva una
respuesta. Bit 0
Indica el numero de
secuencia de la trama
que espera recibir
Campo de Control de un marco de Informacin
Indica el nmero
de secuencia
enviada
La Capa de Enlace de Datos
-
38
Campo de Control de Supervisin - S: Son usadas para llevar a cabo el control de flujo y el control de errores
Confirma la recepcin de los marcos i
No transportan informacin al usuario
Bits
Campo de Control de un marco de Supervisin
2
Tipo P/F
1
1
1 3
Siguiente
N(r)
El primer bit en 1 y el
segundo en 0
identifica al marco de
supervisin
00: Receptor listo - RR
01: Receptor no listo - RNR
10: Rechazo - REJ
11: Rechazo selectivo - SREJ
0
1
Sirve para obligar a la otra
mquina a enviar un marco de
supervisin
La Capa de Enlace de Datos
-
39
Campo de Control de No Numerada - U: Se usan en las fases de conexin y desconexin
No tienen nmero de secuencia, ni acuse
Bits
Campo de control de un marco No Numerado
2
Tipo P/F
1
1
1 3
Modificador
El primer bit en 1 y el
segundo en 1
identifica al marco no
numerado
1
1
La Capa de Enlace de Datos
-
40
Funcionamiento del protocolo HDLC: Implica tres fases: Iniciacin, Transferencia de datos, Desconexin
La fase de iniciacin sirve para:
Avisar al otro extremo sobre la solicitud de la iniciacin
Especificar el modo de operacion : NRM,ABM,ARM
Especificar los nmeros de secuencia de 3 7 bits
B A
SABM
UA
Expiracin
del contador
de tiempo SABM
DISC
UA Iniciacin de enlace y desconexin
La Capa de Enlace de Datos
-
41
La transferencia de datos se da una vez establecida la conexin lgica, entonces ambos lados pueden empezar a enviar datos
Intercambio de
datos
Receptor
ocupado
Recuperacin de un
rechazo
B A
I, 0, 0
N(s) N(r)
I, 0, 1
I, 1, 1
I, 2, 1
I, 1, 3
I, 3, 2
I, 3, 4
I, 2, 4
RR 4
B A
I, 3, 0
RNR, 4
I, 4, 0
RR, 0, P
RNR, 4, F
RR, 0, P
RR, 4, F
B A
I, 3, 0
REJ 4
I, 4, 0
I, 5, 0
I, 4, 0
I, 5, 0
I, 6, 0
RR 7
Recuperacin de una
expiracin de
temporizador
B A
I, 2, 0
RR 3 I, 3, 0
RR, 0, P
RR , 3, F
Expiracin
del
contador
I, 3, 0
RR 4
La Capa de Enlace de Datos
-
42 Ejemplo explicativo del Protocolo HDLC
B
I, 0,0
A
I, 1,0
I, 2,0
RR, 3
I, 3,0
I, 4,0
I, 5,0
SABM
UA
Esta
ble
cim
ien
to
de
en
lace
B
I, 6,1
A
I, 7,1
I, 0,1
I, 1,1
I, 0,6
I, 2,2
I, 3,2
I, 1,2
RNR, 4
B
RR, 2, P
A
I, 4,2
Tra
nsfe
rencia
de
in
form
aci
n
RNR, 4, F
RR, 2, P
RNR, 4, F
RR, 4, F
I, 5,2
I ,6,2
B A
I, 5,2
REJ 5
I, 6,2
I, 7,2
FCS
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DISC
UA
Lib
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RR, 2, P
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n
La Capa de Enlace de Datos
-
43
FCS
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B A
I, 1,2
RR, 2, P
UA
B
I, 5,2
A
I, 4,2
UA
I, 6,2
(1)
(2)
(3)
(4)
(6)
(7)
I, 6,2
I, 7,2
(8)
(5)
SAMB
DISC
RR, 3, F
En una transmisin HDLC en Modo Balanceado Asncrono entre 02 estaciones se d el
siguiente intercambio de tramas de control y datos. Se emplea 03 bits para nmeros de
secuencia. Completar:
La Capa de Enlace de Datos