XARXES LOCALS - Departament d'Enginyeria de la Informació i les ...

XARXES – Curs 2012/2013
XARXES LOCALS
(Part 1)
COMUNICACIONES Y REDES DE COMPUTADORES (7a Edició)
COMUNICACIONS INFORMÀTIQUES I DE DADES (8a Edició)
William Stallings. PRENTICE-HALL, 2004 / PEARSON PRENTICE HALL, 2010
BUSINESS DATA NETWORKS AND TELECOMMUNICATIONS (5a Edició)
Raymond R. Panko. PRENTICE-HALL, 2004
TRANSMISIÓN DE DATOS Y REDES DE COMUNICACIONES (2a Edició)
Forouzan, B.A. McGRAW-HILL, 2002

3. Xarxes Locals
• Introducció
• Família de xarxes IEEE 802.3
• Altres tecnologies
• Interconnexió de LANs
• LANs sense fils
• LANs Virtuals
R. Martí -2012/13
2

Introducció
• Característiques
• Aplicacions
• Arquitectura LAN
• Topologies
• Tecnologies
R. Martí -2012/13
3

Característiques
LAN
• Àrea Moderada
• Propietat de l’organisme que la utilitza
• Canal dedicat
• Baixa taxa d’errors
• Capacitat de transmissió elevada
• Modularitat
• Cost reduït
• Interconnexió d’equips heterogenis
R. Martí -2012/13
4

Aplicacions
LAN
• LAN de computadors personals
– Cost baix
– Compartició de recursos:
Aplicacions
Dades d’usuari
Espai de disc Sistema d’impressió
Servei de comunicacions: internes i externes
– Velocitat limitada (en funció del cost)
R. Martí -2012/13
5

Aplicacions
LAN
• Xarxes d’emmagatzematge i “backend”
(recolzament)
– Interconnexió de grans sistemes (computadors centrals) i
dispositius d’emmagatzematge massiu
– Característiques:
• Bus comú d’entrada/sortida
• Taxes de transmissió elevades
• Interfícies d’alta velocitat
• Accés distribuït
• Fiabilitat
• Distància limitada
• Número limitat de dispositius
R. Martí -2012/13
SAN
6

Aplicacions
LAN
• Xarxes ofimàtiques d’alta velocitat
– Aparició de noves aplicacions amb requeriments
molt superiors (volum + velocitat).
– Processadors d’imatges de sobretaula: facsímil,
programes gràfics,...
– Capacitats locals d’emmagatzematge cada
vegada més altes.
R. Martí -2012/13
7

Aplicacions
LAN
• Xarxes troncals (backbone)
– Interconnexió de xarxes locals de baixa velocitat
distribuïdes.
– Superació dels inconvenients d’una LAN única:
• Fiabilitat
• Capacitat
• Distància
• Seguretat
R. Martí -2012/13
8

Arquitectura LAN
LAN
– Jerarquia de protocols que organitza les funcions
bàsiques de la LAN.
– Qüestions relacionades amb la transmissió de
blocs de dades a través de la xarxa Ł capes
inferiors del model OSI.
– Model de referència IEEE 802
• Capa física
• Control d’accés al medi (MAC)
• Control de l’enllaç lògic (LLC)
R. Martí -2012/13
9

Arquitectura LAN
LAN
• IEEE 802
versus OSI
R. Martí -2012/13
10

Arquitectura LAN
• IEEE 802.1 Higher layer LAN
protocols
• IEEE 802.2 Logical link
control
• IEEE 802.3 Ethernet
• IEEE 802.4 Token bus
(disbanded)
• IEEE 802.5 Token Ring
• IEEE 802.6 Metropolitan Area
Networks (disbanded)
• IEEE 802.7 Broadband LAN
using Coaxial Cable(disbanded)
• IEEE 802.8 Fiber Optic TAG
(disbanded)
• IEEE 802.9 Integrated Services
LAN (disbanded)
• IEEE 802.10 Interoperable LAN
Security (disbanded)
• IEEE 802.11 Wireless LAN
R. Martí -2012/13
LAN
• IEEE 802.12 demand priority
• IEEE 802.13 (not used)
• IEEE 802.14 Cable modems
(disbanded)
• IEEE 802.15 Wireless PAN
• IEEE 802.16 Broadband wireless
access
• IEEE 802.17 Resilient packet
ring
• IEEE 802.18 Radio Regulatory
TAG
• IEEE 802.19 Coexistence TAG
• IEEE 802.20 Mobile Broadband
Wireless Access
• IEEE 802.21 Media Independent
Handoff
• IEEE 802.22 Wireless Regional
Area Network
11

Arquitectura LAN
LAN
• CAPA FÍSICA –Funcions:
– Codificació/descodificació dels senyals
– Sincronització (preàmbul)
– Transmissió/recepció de bits
– Especificació del medi de transmissió i de la
topologia
R. Martí -2012/13
12

Arquitectura LAN
LAN
• Control de l’enllaç lògic (LLC)
– Interfície amb els nivells superiors
– Aspectes de la comunicació necessàries per tot tipus de LANs
• Suport a accés múltiple
– SAP (Service Access Points)
• Control de flux i d’errors (correcció)
– Assignació de números de seqüència (dins camp control) i control de
reconeixements
– Serveis i Protocol
• Similars i Basats en HDLC
– Servei sense connexió i sense reconeixement
– Servei sense connexió amb reconeixement
» Noves Unnumbered information PDUs
– Servei mode connexió
» Asynchronous balanced mode
R. Martí -2012/13
13

Arquitectura LAN
LAN
• Control d’accés al medi (MAC)
– Aspectes de la comunicació específics a una tecnologia
LAN particular
• p.e. 802.3 Ethernet, 802.11 wireless LANs, etc.
– Gestió de la compartició de la capacitat de transmissió
de la xarxa entre els dispositius
– Transmissió: generació de trames (camps d’adreça i de
control d’errors).
– Recepció: recuperació de trames amb reconeixement
d’adreces i detecció d’errors.
– Control d’accés al medi de transmissió.
• Normalment no existent en nivells 2 tradicionals
R. Martí -2012/13
14

Arquitectura LAN
LAN
• Vàries opcions MAC pel mateix LLC.
– 1 LLC genèric per a totes les tecnologies LAN
– 1 MAC específic per a cada tecnologia LAN
R. Martí -2012/13
15

Arquitectura LAN
• Protocols LAN en un entorn TCP/IP
LAN
R. Martí -2012/13
16

Arquitectura LAN
• Format de trama MAC Genèrica
LAN
R. Martí -2012/13
17

Arquitectura LAN
• Capes a les xarxes 802
LAN
Internet Layer
Data
Link
Layer
Logical
Link
Control
Layer
Media
Access
Control
Layer
TCP/IP Internet
Layer Standards
(IP, ARP, etc.)
802.2
Ethernet 802.3 MAC Layer
Standard
Other Internet
Layer Standards
(IPX, etc.)
Other MAC
Standards
(802.5,
802.11, etc.)
Physical Layer
R. Martí -2012/13
10Base-T
1000
Base-
SX
…
Other Physical
Layer
Standards
(802.11, etc.)
18

Arquitectura LAN
LAN
• Control d’accés al medi (Media Acces Control, MAC)
(compartit)
– Decisió de quan i quant pot transmetre un equip.
– En quin lloc?
*
• CENTRALITZAT: Ho decideix 1 node centralitzat
• DISTRIBUÏT: Ho decideix cada equip
– Com?
*
• SÍNCRON: Capacitat assignada a cada connexió (l’usi o no)
• ASÍNCRON (dinàmic): Capacitat de cada connexió assignada en funció
de la demanda
– Rotació Circular (round robin)
– Reserva
R. Martí -2012/13
– Contenció (baralla)
19

Arquitectura LAN
• Sistemes Asíncrons
– Rotació circular (Round robin)
• Es dona a cada estació l’oportunitat de transmetre (si vol)
• Bo si moltes estacions tenen dades a transmetre en un període
extens de temps
– Reserva (Reservation)
• Reserva de slots de transmissió per un període de temps
• Bo per a tràfic continu (stream)
– Contenció (Contention)(Baralla)
• Totes les estacions competeixen per al temps
• Bo per a tràfic a ràfegues
• Distribuït
– Simple d’implementar
– Eficient en càrregues moderades
– Tendència a col·lapse en càrregues altes
R. Martí -2012/13
LAN
20

Topologies
LAN
R. Martí -2012/13
21

Topologies
LAN
• Connexió Punt-a-punt
– Comunicacions telefòniques per mòdem
– Línies privades
R. Martí -2012/13
22

Topologies
LAN
• Topologia en bus (i arbre)
– Sistema multipunt.
– Propagació del senyal pel medi en ambdós sentits.
– Informació rebuda per totes les estacions:
• Cal identificar estacions Ł adreces úniques
– Connexió full-dúplex entre l’estació i la connexió al bus
(tap) Ł recepció/transmissió.
– Mecanismes per regular la transmissió:
• Evitar col·lisions Ł mecanismes de control d’accés
• Evitar transmissions llargues Ł ús de trames
– Cal un terminador per absorbir les trames al final del medi
R. Martí -2012/13
23

Topologies
LAN
• Topologia en bus
Transmissió
de trames
Col·lisions
R. Martí -2012/13
Ús de terminadors
24

Topologies
LAN
• Topologia en anell
– Repetidors units per enllaços punt a punt formant
un bucle tancat:
• Cada estació es connecta a través d’un repetidor.
• Repetidors: recepció de dades per un enllaç i el
retransmet, bit a bit, per l’altre.
• Enllaços unidireccionals.
– Dades transmeses en trames:
• Passen per totes les estacions.
• El destí se’n fa una còpia.
• Torna a l’origen, que l’elimina.
– Cal aplicar tècniques de control d’accés al medi
R. Martí -2012/13
25

Topologies
LAN
• Topologia en anell
Transmissió
de trames
R. Martí -2012/13
26

Topologies
LAN
• Topologia en estrella
– Cada estació es connecta directament a un node central:
• Normalment s’utilitzen dos enllaços punt a punt (R i T)
– Alternatives de funcionament del node central:
• Difusió a tots els nodes (concentrador – hub):
– Estrella física, bus lògic.
– Només una estació pot transmetre cada vegada
• Difusió al node següent (MAU, multistation access unit):
– Estrella física, anell lògic.
• Commutació de trames (switch)
R. Martí -2012/13
27

Topologies
LAN
• Topologia en
estrella
R. Martí -2012/13
28

Tecnologies i Sistemes de xarxes locals
LAN
• Família de xarxes IEEE 802.3:
– Ethernet, Fast Ethernet, Giga Ethernet, Ethernet
Commutada
• Altres tecnologies
• Interconnexió de LANs
• LANs sense fils (WLAN)
• VLAN
R. Martí -2012/13
29