Principios de la Telemática
Modelos de referencia
Modelo OSI
(7 capas)
Capa de Aplicación
Capa Física
Capa de Enlace
Capa de Red
Capa de Transporte
Capa de Sesión
Capa de Presentación
Modelo Internet
(4,5 capas)
Capa de Aplicación
Capa de Enlace
(capa física)
Capa de Red
Capa de Transporte
La capa física
Se ocupa de transmitir los bits
Especifica cosas tales como:
La forma de los conectores
Las señales eléctricas u ópticas
Las características y longitudes máximas de los cables
Los datos se pueden transmitir:
Por medios guiados (cables de cobre o fibra óptica), o
Por medios no guiados (ondas de radio o infrarrojos)
Las principales organizaciones de estandarización del nivel físico son el IEEE y la ITU-T
La capa física: fibra vs cobre
Capa física: ondas de radio
Sistemas fijos (microondas, satélite)
Gran capacidad y fiabilidad
Costo de despliegue generalmente menor que los cables
Uso de antenas direccionales, a menudo parabólicas
Sistemas móviles (mas errores, menos velocidad que con cables)
GSM, GPRS, UMTS: Baja capacidad (hasta 2 Mb/s) gran alcance
WiFi: Gran capacidad (hasta 300 Mb/s) corto alcance
WiMAX: Gran capacidad (hasta 70 Mb/s) alcance medio
Bluetooth: Muy baja capacidad (700 Kb/s) muy corto alcance (10 m)
Tipos de enlaces
Un enlace puede ser:
Simplex: transmisión en un solo sentido. Ej.: emisión de TV
Semi-dúplex o half-duplex: transmisión en ambos sentidos, pero no a la vez. Ej.: walkie-talkies, redes WiFi (inalámbricas)
Dúplex o full-duplex: transmisión simultánea en ambos sentidos. Ej.: conversación telefónica. Ethernet, ADSL
En el caso dúplex y semi-dúplex el enlace puede ser:
Simétrico (misma velocidad ambos sentidos). Ej.: Ethernet
Asimétrico (diferente velocidad). Ej: ADSL
Velocidad y prefijos métricos
Ejemplo: una conexión ADSL de 320/1024 Kbps (asc./desc.) envía 320.000 bits por segundo y recibe 1.024.000 bits por segundo
Al expresar velocidades o caudales en telemática siempre lo hacemos en bits (no bytes!) por segundo y los prefijos siempre se usan con el significado métrico, nunca el informático:
La capa de enlace
La principal función de la capa de enlace es comprobar que los datos enviados estan libres de error. Para ello se utiliza el CRC (Cyclic Redundancy Check)
Cuando se detecta un error se pueden hacer tres cosas:
Intentar corregirlo (no es posible con el CRC)
Descartar el paquete erróneo y pedir reenvío
Descartar el paquete erróneo y no decir nada
En todos los casos habituales se procede de la tercera forma (se descarta y no se dice nada). Será normalmente la capa de transporte (en el host de destino) la que se encargue de solicitar la retransmisión de los datos al emisor. Pero no siempre es así, a veces la capa de transporte tampoco reenvía y el paquete erróneo simplemente se pierde
Capa de enlace: las tramas
La capa de enlace transmite la información en tramas (‘frames’ en inglés). De forma general las tramas suelen tener la estructura siguiente:
Bytes ? 2-14 0-9000 2 ó 4
El CRC permite al receptor comprobar que la trama no se ha alterado debido a errores de transmisión
El CRC no es un mecanismo infalible. Un CRC de 2 bytes tiene una probabilidad de 1 en 216 = 0,0015% de ser correcto por pura casualidad. Con 4 bytes la probabilidad es de 1 en 232 = 0,000000023%
Aunque el CRC de 4 bytes supone mayor overhead actualmente se utiliza preferentemente debido a su mayor seguridad
Arquitectura de los estándares
IEEE 802
802.3:
CSMA/CD
(Ethernet)
802.15:
Bluetooth
802.5:
Token
Ring
802.11:
LANs
Inalám-
bricas
802.16:
WiMAX
802.1: Puentes Transparentes
802.2: LLC (Logical Link Control)
Capa
Física
Subcapa
LLC
Subcapa
MAC
(Media
Access
Control)
802.1: Gestión
802.1: Perspectiva y Arquitectura
802.10: Seguridad
…
…
…
…
1000BASE-SX
10GBASE-LR
100BASE-TX
10BASE-T
10BASE5
Denominación de medios en Ethernet
Velocidad (Mb/s)
Alcance (x100 m)
BASE = Banda Base (digital)
BROAD = Banda Ancha (analógico)
Tipo de cable:
T: Twisted (UTP)
C: Coaxial
F: Fiber (Fibra óptica)
Transmisión:
Codificación: X: Normal
Longitud de onda de la luz (fibra óptica):
S (Short): 980 nm
L (Long): 1310 nm
E (Extended): 1550 nm
Luz infrarroja
Algunos medios físicos de Ethernet
Desarrollo de Ethernet
1973: Bob Metcalfe (Xerox) realiza las primeras transmisiones sobre una red Ethernet, a 2,94 Mb/s sobre cable coaxial
1979: Las empresas DEC (Digital Equipment Corporation), Intel y Xerox crean una alianza para desarrollar Ethernet
1980: El consorcio DIX publica el ‘libro azul’ (primera especificación de Ethernet)
1981: 3Com (fundada en 1979) comercializa las primeras tarjetas Ethernet 10BASE5 para PC
1983: El IEEE aprueba el estándar 802.3, basado en Ethernet
1984: DEC comercializa los primeros puentes transparentes
1989: Se estandariza 10BASE-F, Ethernet sobre fibra óptica
1990: Se estandariza 10BASE-T, Ethernet sobre cable UTP (Unshielded Twisted Pair, pares trenzados no apantallados)
1990: La empresa Kalpana comercializa los primeros conmutadores LAN
1995: Se estandariza Fast Ethernet
1998: Se estandariza Gigabit Ethernet
2002: Se estandariza 10 Gigabit Ethernet
17/06/2010: Se aprueba el estándar 40/100 GE
Ethernet 10BASE5 (1985-1990)
Medio compartido
Cable coaxial (grueso)
Medio broadcast
Longitud máxima 500 m
Cable ‘drop’
Transceiver (transmitter-receiver),
realiza la detección de colisiones
Conector ‘vampiro’
Terminador
(resistencia 50 ?)
Conector ‘barrel’ (empalme)
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access /Colision Detect): Analogía
El funcionamiento de CSMA/CD es parecido al de una conversación informal entre un grupo de amigos:
Cada individuo habla cuando quiere decir algo, sin esperar a que alguien le dé el turno de palabra y siempre y cuando no haya alguien hablando ya (Carrier Sense)
Si causalmente dos personas empiezan a hablar a la vez, en cuanto se dan cuenta (Colision Detect) ambos se callan, esperan un tiempo aleatorio y reintentan más tarde
Si se produce una nueva colisión el proceso se repite ampliando la pausa aleatoria para reducir el riesgo de nuevas colisiones
Escuchar
canal
(CS)
Estación lista
para enviar
Transmisión
completada
con éxito
Transmitir datos y
escuchar canal (CD)
Transmitir señal
de atasco y parar
Esperar tiempo
aleatorio con
crecimiento
exponencial
Colisión detectada
Nuevo intento
Canal
ocupado
Canal
libre
Colisión no detectada
Funcionamiento del CSMA/CD
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