Clase # 4 Ethernet : Continuación

1. Clase # 4Ethernet: Continuación

2. Csma-CD

3. Csma Transmisión Crítica

4. Tamaño de trama mínimo d: Distancia de separación v: Velocidad de propagación en el medio La duración de una transmisión debe ser al menos la necesaria para poder detectar una colisión d: Distancia extremo a extremo v: Velocidad de propagación en el medio(m/s) R: Velocidad del medio (bits/s) L:Longitud de la trama

5. Ejemplo Tamaño de trama ¿Cuál es el tamaño de trama mínimo teórico en una red Ethernet 10baseT de 2,5Kms?

6. Estructura de Trama

7. Características de CD • La aplicación de CD depende de: • Características del medio físico de transmisión • Técnica de Codificación/Modulación empleada • Topología de la red • Variaciones de los niveles de señal en cada punto de la red • Detectar la colisión es una tarea de Capa Física, pero no toma decisiones, así que le notifica a la sub-capa MAC y ésta es quien ejecuta el algoritmo CSMA/CD

8. Algoritmo de Contención ó Algoritmo de back-off exponencial truncado • La probabilidad de una nueva colisión es equivalente a la probabilidad de que dos o más estaciones calculen exactamente el mismo tiempo de espera. • El tiempo de espera se escoge al azar, con probabilidad uniforme, dentro de un intervalo comprendido entre 0 y un tiempo máximo Tmax. • Posibilidad de nueva colisión • Tiempo medio de retardo de acceso • Tmax óptimo es aquel adaptado por el algoritmo de back-off exponencial. • Cómo? • El algoritmo parte de un Tmaxmuypequeño, peroaumentarapidamente ante la presencia de colisionesrepetidas.

9. Algoritmo de Contención ó Algoritmo de back-off exponencial truncado • Descripción del Algoritmo: • El rango de tiempo de espera aleatoria está discretizado en ranuras temporales (time slots) cuya duración es de 2 veces el tiempo de propagación máximo entre estaciones (2Tp). • Sea n el número de intentos de transmisión de una trama realizados hasta el momento (siendo n=1 tras el intento inicial de transmisión de una trama). • El tiempo de espera de r ranuras se escoge al azar, con igual probabilidad, dentro del intervalo 0 <= r < 2 exp k, siendo k = min (n, 10)

10. Algoritmo de Contención ó Algoritmo de back-off exponencial truncado • Este algoritmo (que, entre otras cosas, es un algoritmo de control de congestión) hace los siguiente: • Estima un tiempo de espera (BackoffTime): • BackoffTime = Numero_Aleatorio*Slot_Time • Donde • Slot_Time: es el tiempo que dura una ranura • Numero_Aleatorio: es un número entero mayor o igual a cero y menor que 2n • n = número de intentos de retrasmisión para las primeras 10 veces ó n=10 para los intentos número 11, 12, ... hasta 16 • Después de 16 intentos el algoritmo reportará un error a las capas superiores

11. Algoritmo de Contención ó Algoritmo de back-off exponencial truncado

12. Algoritmo de Contención ó Algoritmo de back-off exponencial truncado

13. Reglas del Mac y Detección de Colisiones/ Postergación de la Transmisión • Control de Acceso al Medio (MAC) • MAC se refiere a los protocolos que determinan cuál de los computadores de un entorno de medios compartidos (dominio de colisión) puede transmitir los datos. Hay dos categorías amplias de Control de acceso al medio: • Determinística (por turnos) • Por ejemplo: Token Ring, FDDI • No Determinística (el que primero llega, primero se sirve). • Por ejemplo: CSMA/CD

14. Reglas del Mac y Detección de Colisiones/ Postergación de la Transmisión • El método de acceso CSMA/CD que se usa en Ethernet ejecuta tres funciones fundamentales: • Transmitir y recibir paquetes de datos • Decodificar paquetes de datos y verificar que las direcciones sean válidas antes de transferirlos a las capas superiores del modelo OSI • Detectar errores dentro de los paquetes de datos o en la red

15. Reglas del Mac y Detección de Colisiones/ Postergación de la Transmisión • Diagrama de Flujo del método de acceso CSMA/CD

16. Periodos de Bits • Un periodo de bit indicacuántotiempotomaenviar un bit de información • En Ethernet de 10 Mbps, un bit en la capa MAC requiere de 100 nanosegundos (ns) para ser transmitido. • A 100 Mbps el mismo bit requiere de 10 ns para ser transmitido y a 1000 Mbps sólorequiere 1 ns.

17. Ejemplo-Periodos de Bits • A menudo, se utilizaunaestimaciónaproximada de 20 cm (8 in) pornanosegundoparacalcular el retardo de propagación a lo largo de un cable UTP. • Si tenemosuna Ethernet 10BASE-T de 100 metros, ¿Cuantos periodos de bit necesitaráunaseñalparatransporse a lo largo del cable?.

18. Espacio entre Tramas • El espaciomínimo entre dos tramasque no hansufridounacolisiónrecibe el nombre de espacio entre tramas. • Unavezenviada la trama, todaslasestaciones de Ethernet debenesperar un mínimo de 96 tiempos de bit antes de quecualquierestaciónpuedatransmitir, de manera legal, la siguientetrama. • El propósito de esteintérvalo (conocidocomoseparación) espermitirquelasestacioneslentastengantiempoparaprocesar la trama anterior y prepararsepara la siguientetrama.

19. Espacio entre Tramas

20. Colisiones y Señales de Congestión • El estado de error máscomún en redes Ethernet son lascolisiones. • Cuando la contención de la red se vuelvedemasiado grave, lascolisiones se convierten en un impedimentosignificativopara la operaciónútil de la red. • Las colisionesproducenunapérdida del ancho de banda de la red equivalente a la transmisióninicial y a la señal de congestión de la colisión.

21. Colisiones y Señales de Congestión • Tan pronto como se detectaunacolisión, lasestacionestransmisorasenvíanunaseñal de congestión de 32 bits. • La mayoría de las colisiones se producen cerca del comienzo de la trama, a menudo, antes de la SFD. El patrón de datosque se observa con mayor frecuenciaparaunaseñal de congestiónessimplemente un patrón de uno, cero, uno, cero que se repite.

22. Tipos de Colisiones • Las Colisión simple: Es una colisión que se detecta al tratar de transmitir una trama, pero en el siguiente intento es posible transmitir la trama con éxito. • Colisiones múltiples: Indican que la misma trama colisionó una y otra vez antes de ser transmitida con éxito. • Tipos de colisiones son • Locales • Tardías

23. Colisiones Locales

24. Colisiones Tardias

25. Fuentes de error en Ethernet • Tramacorta, fragmento de colisión o runt - transmisiónilegalmentecorta (menos de 64 bytes). Causadosporlascolisiones. • Tramalarga, gigante o jabber – transmisiónilegalmentelarga (más de 1518 bytes). Causadospordispositivosquemanejanlasseñaleseléctrinasinapropiadamente.

26. Fuentes de error en Ethernet • Errores en el FCS – el FCS generadopor el transmisor no concuerda con el calculadopor el receptor. Causadosporruido o problemas en el NIC o el cable. • Error de alineamiento – cantidadinsuficiente o excesiva de bits transmitidos. • Error de intervalo – el número real y el informado de octetos en unatrama no concuerda.

27. Fuentes de error en Ethernet Fantasmas – energía (ruido) que se detecta en el cable y que parece ser una trama, pero que carece de un SFD válido. Para ser considerada fantasma, la trama debe tener una longitud de al menos 72octetos, incluyendo el preámbulo. De lo contrario, se clasifica como colisión.