Semana 5 by Olga Leticia Robles Garcia

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Ingenier铆a en Sistemas Computacionales Telecomunicaciones Semana 5 Unidad 2. Medios de transmisi贸n y sus caracter铆sticas 2.4 Control de flujo Tipos: Asentimiento, ventanas deslizantes. Por hardware o software, de lazo abierto o cerrado.

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Índice Pág.

Competencia……………………………………………………………. Actividades de aprendizaje…………………………………………...

3 3 4

Control de flujo de datos…………………………………….............. Control de flujo de datos por hardware…………………................. Software de control de flujo………………………………………….

Lazo abierto de control de flujo………………………………… Lazo cerrado de control de flujo……………………………….. Asentimiento……………………………………………………...

5 6 6 7 7 9

Ventanas deslisantez………………………………………………….. Funcionamiento de la ventana de transmisión…………………….. Funcionamiento de la ventana de recepción……………………….. Recuperaciòn de errores……………………………………..............

10 10 13

Fuentes de información……………………………………………….

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Unidad 2: Medios de transmisión y sus características

Competencia específica a desarrollar

Actividades de Aprendizaje

Seleccionar los medios de  transmisión adecuados para aplicarlos en diferentes escenarios de comunicación de datos.

Investigar los diferentes medios de transmisión guiados y no guiados. Estructurar un cuadro comparativo para identificar las características de mayor impacto en la selección de los medios en diferentes casos de estudio.



Hacer un cuadro sinóptico sobre ventajas y desventajas de los métodos para la detección y corrección de errores. Realizar ejercicios en clase sobre los métodos de detección y corrección de errores. Programar los algoritmos de detección y corrección de errores.

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Control de flujo de datos. Mecanismo de protocolo que permite al receptor controlar la razón a la que envía datos un transmisor. El control de flujo hace posible que un receptor que opera en una computadora de baja velocidad pueda aceptar datos de una de alta velocidad sin verse rebasada. Consiste en una regulación del tráfico de datos para que el emisor no sature al receptor. ¿por qué existe esta regulación? Porque la estación receptora gasta tiempo en procesar las tramas antes de pasarlas a niveles superiores, tiempo que la estación transmisoraaprovecha para seguir mandando tramas llegando a poder saturar la memoria temporal del receptor que tiene para almacenar tramas entrantes. El procedimiento básico consiste en informar al emisor para que disminuya o incluso corte por completo el flujo de datos enviados. Mediante PARADA y ESPERA. Posteriormente, cuando el receptor puede volver a aceptar datos, vuelve a informar al emisor con objeto de recuperar el flujo normal. Ventajas: Técnica para que el transmisor no sature al receptor Receptor reserva memoria temporal para el almacenamiento de datos, los procesa y los envía a niveles superiores Control de flujo evita que se sature esta memoria Desventajas: Se ha intentado utilizarlo para resolver congestion No es apropiado para tráfico en rafajas Se restringe al usuario al tráfico promedio pero no funciona para picos de grafico.

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Control de flujo por hardware. El control de flujo por hardware se maneja normalmente por el DCE/DTE (Equipo DTE: Es un Equipo Terminal de Datos. Se considera DTE a cualquier equipo informático, sea receptor o emisor final de datos. Si solo los procesa y los envía sin modificarlo a un tercero sería un DCE (por ejemplo una computadora). También podemos decir que es el lado de una interfaz que representa al usuario de los servicios de comunicación de datos en una norma como RS232C o X.25 DCE: El DCE puede comprender convertidores de señales, generadores de temporización, regeneradores de impulsos y dispositivos de control, junto con el equipo con otras funciones como protección contra errores o llamada y respuesta automáticas. Algunos de estos equipos pueden ser equipos intermedios separados o situados en el DTE.

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Software de control de flujo. Es un protocolo para sincronizar la transmisión de datos. El receptor envía Xoff señale para parar la transmisión de datos del remitente. El receptor puede entonces utilizar Xon señale para solicitar la continuación de la transmisión de dato.

Lazo abierto de control de flujo. El mecanismo de flujo de control en bucle abierto se caracteriza por no tener retroalimentación entre el receptor y el transmisor. El control de flujo de lazo abierto tiene problemas inherentes a la maximización de la utilización de los recursos de la red. Lazo Abierto de control de flujo es utilizado por ATM. El Modo de Transferencia Asíncrona o Asynchronous Transfer Mode (ATM) es una tecnología de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.

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Lazo cerrado de control de flujo. El flujo de bucle cerrado es un mecanismo de control que se caracteriza por la capacidad de la red para informar congestión en espera de nuevo al transmisor. Esta información es utilizada por el transmisor de diversas maneras para adaptar su actividad a las condiciones de red existentes. El Lazo cerrado lo utiliza ABR (Velocidad binaria disponible) es un servicio utilizado en cajeros automáticos, cuando las redes de origen y de destino no tiene que estar sincronizados.

Asentimiento. En este sistema de transmisión, el emisor envía una trama y espera a que le llegue el asentimiento del receptor para enviar la siguiente (es posible el funcionamiento de este sistema dadas las hipótesis simplificadoras). El receptor puede enviar un asentimiento positivo (ACK) o negativo (NAK). NEGATIVE ACKNOWLEDGEMENT (NACK) (asentimiento negativo), en comunicaciones entre computadoras, es un mensaje que se envía para informar de que en la recepción de una trama de datos ha habido un error.

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ACKNOWLEDGEMENT (ACK) (acuse de recibo), en comunicaciones entre computadores, es un mensaje que se envía para confirmar que un mensaje o un conjunto de mensajes han llegado. Si el terminal de destino tiene capacidad para detectar errores, el significado de ACK es "ha llegado y además ha llegado correctamente".

Hay tipos más complejos de ACK cuyo significado podría traducirse como "reenvíame la trama 2" o "he recibido tu último mensaje, pero no puedo recibir más hasta que termine de procesar los anteriores". La forma exacta del mensaje, es decir, la combinación de unos y ceros que lo caracterizan y su posición dentro de una trama, varía según el protocolo utilizado. Según el protocolo que se utilice, puede existir una contrapartida de este mensaje denominada NACK (Negative ACKnoledgement, o asentimiento negativo), que se suele enviar cuando se ha detectado un error en la trama recibida o cuando se ha perdido una trama. La pérdida de una trama se detecta por su numeración en protocolos basados en ventana deslizante (esto es, hay un error si la última trama recibida fue la número 6 y la recibida anteriormente fue la 3).

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También pueden detectarse pérdidas por parte del terminal emisor: si se envía una trama o grupo de tramas y el asentimiento no llega en un tiempo determinado, se asume que hay que volver a enviar los datos. Este tiempo se calcula en función de la velocidad de transmisión de los terminales y el tiempo que tarda una trama en viajar del origen al destino, de forma que no sea ni demasiado corto ni demasiado largo.

Ventanas deslizantes. La ventana deslizante es un dispositivo de control de flujo de tipo software, es decir, el control del flujo se lleva a cabo mediante el intercambio específico de caracteres o tramas de control, con los que el receptor indica al emisor cuál es su estado de disponibilidad para recibir datos. Este dispositivo es necesario para no inundar al receptor con envíos de tramas de datos. El receptor al recibir datos debe procesarlo, si no lo realiza a la misma velocidad que el transmisor los envía se verá saturado de datos, y parte de ellos se pueden perder. Para evitar tal situación la ventana deslizante controla este ritmo de envíos del emisor al receptor. Con este dispositivo se resuelven dos grandes problemas: El control de flujo de datos La eficiencia en la transmisión. El Protocolo de Ventana Deslizante es un protocolo de transmisión de datos bidireccional de la capa del nivel de enlace (modelo OSI).

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Funcionamiento de la ventana de transmisión. El protocolo de ventana deslizante permite al emisor transmitir múltiples segmentos de información antes de comenzar la espera para que el receptor le confirme la recepción de los segmentos, tal confirmación se llama validación, y consiste en el envío de mensajes denominados ACK del receptor al emisor. Las figuras a y b muestran el estado inicial y final de una ventana deslizante.

La validación se realiza desde el receptor al emisor y contiene el número de la siguiente trama que espera recibir el receptor, o el de la última trama recibida con éxito, ACK n (siendo n el número de la trama indicada). Con esta indicación el emisor es capaz de distinguir el número de los envíos realizados con éxito, los envíos perdidos y envíos que se esperan recibir. Los segmentos se denominaran Unacknowledge si han sido enviados pero no han sido validados. Técnicamente el número de segmentos que pueden ser Unacknowledge en un momento dado está limitado por el tamaño de la ventana, un número pequeño y fijo, se denomina el ancho de ventana.

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El transmisor deberá guardar en un buffer todas aquellas tramas enviadas y no validadas (Unacknowledge packets), por si necesitase retransmitirlas. Sólo puede borrarlas del buffer al recibir su validación procedente del receptor, y deslizar así la ventana una unidad más. El número más pequeño de la ventana deslizante corresponde al primer paquete de la secuencia que no ha sido validado. El tamaño del buffer debe ser igual o mayor al tamaño de la ventana. El número máximo de tramas enviadas sin validar es igual al ancho de la ventana. De esta forma el buffer podrá almacenar temporalmente todas las tramas enviadas sin validar.

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A cada uno de los segmentos pertenecientes al buffer (aquellos enviados y no validados), se les asigna un temporizador. El temporizador es el límite de tiempo de espera para recibir la validación de un determinado paquete. Si el paquete se pierde en el envío, el emisor nunca recibiría validación. El paquete nunca llegaría al receptor, este continuaría a la espera de recibir el paquete perdido. De esta manera el temporizador expiraría, tomando la decisión de reenviar la trama asignada al temporizador consumido. Existen situaciones distintas a la anterior en las que el emisor es consciente que debe retransmitir tramas sin que el temporizador llegue a expirar, explicadas adelante.

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Funcionamiento de la ventana de recepción El receptor posee una ventana de recepción, similar a la de transmisión, pero con una finalidad totalmente distinta. Su funcionalidad permite al receptor recibir un conjunto de tramas que le llegan desordenadas. La ventana de recepción es la lista que tiene el receptor con los números de la secuencia consecutivos de las tramas que puede aceptar. Almacena las tramas temporalmente en un buffer hasta el momento que posea todas las tramas esperadas, la secuencia de tramas esperada al completo, y así ordenarlas. El receptor debe disponer de un buffer de igual tamaño que su ventana de recepción para almacenar temporalmente las tramas hasta ordenarlas. Existen 2 modos de trabajo en función del tamaño de su ventana: Tamaño ventana recepción=1. con lo cual la ventana de recepción dispone de un buffer. Sólo puede almacenar la trama que le llega en cada instante, es decir, debe recibir las tramas en la secuencia correcta, ya que no dispone de recursos para ordenarlas después. Impone al emisor la condición de transmitir siempre las tramas en secuencia. Tamaño ventana recepción>1. La ventana de recepción dispone de N buffers (N=tamaño ventana de recepción) que le permiten recibir hasta N tramas desordenadas, almacenarlas y proceder a su ordenamiento posterior. Le permite al emisor transmitir tramas desordenadas, tantas como quepan en los buffers del receptor.

Recuperación de errores El receptor es capaz de reconocer una trama errónea mediante los códigos de Control de redundancia cíclica. El receptor cuando detecta que una trama no es correcta, por que se han producido errores en la transmisión, la descarta siempre.

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Existen 2 estrategias diferentes para la recuperación de errores: Estrategia de rechazo simple (retroceso N, vuelta atrás, pullback NACK). Tamaño ventana recepción=1. El receptor rechaza todas las tramas recibidas a partir de detectar una trama con error en el número de secuencia. Al detectar la trama errónea envía una señal REJ n (señal propia para este tipo de estrategia, n=nº trama errónea), o NACK n, (trama n no validada, n=nº trama errónea), al emisor para indicarle la situación. En ese instante el emisor comienza con la retransmisión de todas las tramas descartadas por el receptor, tanto la trama errónea como las tramas enviadas después de la trama errónea. Estas tramas retransmitidas por el transmisor se encontraban en el buffer del transmisor a espera de validación (Unacknowledge packets). No es un método efectivo, pierde mucho tiempo en la retransmisión. Estrategia de rechazo selectivo (repetición selectiva, selective repeat). Tamaño ventana recepción>1. El receptor descarta únicamente la trama errónea y acepta las que llegan detrás almacenándolas en el buffer de recepción. En esta situación falta una trama en la secuencia (tramas desordenadas). Al detectar la trama errónea envía una señal SREJ n (señal propia para este tipo de estrategia, n=nº trama errónea), o NACK n, (trama n no validada, n=nº trama errónea), al emisor para indicarle la situación. procediendo el emisor a reenviarle únicamente esta trama errónea. Esta trama errónea se encontraría en el buffer del emisor a la espera de ser validada. El receptor al recibir la retransmisión correcta de la anterior trama errónea la almacena en el buffer con el resto de tramas recibidas y las

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ordena, para posteriores tratamientos. Con ello ha recibido la secuencia de tramas en orden correcto y válido.

Algoritmo de ventana deslizante. El emisor asigna un número de secuencia a cada trama. El emisor controla tres variables: 1. El tamaño de la ventana de transmisión (TVT): que será finito. Representa el número máximo de tramas que el emisor puede enviar sin recibir ACK de la primera de ellas. 2. El número de secuencia del último ACK recibido (UAR). 3. El número de secuencia de la última trama enviada (UTE).

Control del flujo mediante ventana deslizante. En este sistema, el receptor y el emisor se ponen de acuerdo en: 1.

El número de tramas que puede guardar el receptor sin procesar. Número de bits a utilizar para numerar cada trama. Por ejemplo, si en el buffer del receptor caben 7 tramas , habrá que utilizar una numeración con 3 bits ( 23 = 8 > 7 ).

2. El emisor transmite tramas por orden ( cada trama va numerada módulo 2número de bits ) hasta un máximo de el número máximo de tramas que quepan en el buffer del receptor.

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Ejercicios prácticos. I.

Usando la siguiente fórmula para ventanas deslizantes resuelve los problemes que se presentan, enviarlos a la plataforma. W = (T + Ts)/Ts Donde: W = Tamaño de la ventana T = Tiempo de propagación (ida y vuelva) Ts = Tiempo de transmisión 1. Los dos extremos de un enlace (transmisor y receptor) se encuentran a 30.000 km de distancia uno del otro. Cada uno de los marcos tarda en salir completamente de ltransmisor 20 mseg. y la velocidad de transmisión de la informción es de 5 microseg/km. ¿Cuál es el tamaño de la ventana transmisora? 2. Se realiza una transmisión entre fuente y receptor recorriend una distancia de 20.000 m (considerar la velocidad pra un medio confinado). Cada uno de los marcos tarda en salir completamente del transmisor 20 mseg. Si el tamaño de la ventana transmisora es 11, ¿cu'l es el tiempo total de transferencia e los datos (salida del marco y propagación)? ¿Cómo realizarí el cálculo si no se tuviera el dato "tamaño de la ventana"? 3. Se desean unir a través de un enlace satelital transmisor y reeptor en una comunicación a 25.000 km de distancia. Cada uno de los marcos tard en salir totalmente del transmisor 19 mseg y el tamaño de la ventana transmisora es de 28. ¿A qué velocidad, expresada en km/seg, se están propagando los datos para cumplir con las demás condiciones especificadas?

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II. Contesta lo que se solicita, enviarlos a la plataforma. 1. El protocolo TCP utiliza un control de flujo basado en ventana deslizante. Las ventanas de recepción son de tamaño variable, pudiendo cerrarse completamente. ¿ Qué utilidad puede tener esto? ¿ Por qué no se definen de tamaño fijo, facilitando el manejo de las mismas?. 2. El control de flujo TCP, basado en ventana deslizante, dispone de una indicación de ventana (buffer disponible en el otro extremo) que limita la inyección de segmentos en la conexión. El tamaño máximo que se puede indicar es de 64 KB. Esta limitación, ¿ podría afectar a las prestaciones del TCP cuando se utilizan redes de alta velocidad (Ej.: Gigabit Ethernet ~1Gbps) con RTTs del orden de 2 ms. ? 3. En la comunicación entre dos computadores mediante una red Ethernet se utiliza el protocolo TCP. Si el tamaño de ventana que cada uno de ellos anuncia es de 16383bytes y suponiendo un flujo constante de datos en ambos sentidos y que se pierde el sexto paquete enviado por el computador que inicia la conexión ¿Cuál será el tamaño de la ventana de congestión tras enviar, el décimo paquete, el computadorque inició la conexión? 4. En TCP se utiliza un control de flujo de tipo ventana deslizante, ¿Por qué es necesario utilizar timeouts que se adapten a las condiciones dinámicas de la red ?. Justificar. 5. Indica de forma gráfica el funcionamiento del protocolo a tres vias de apertura de conexión TCP. Poner un ejemplo en el que la presencia de un duplicado retrasado es detectada por el protocolo. 6. En la comunicación entre dos computadoras mediante una red Ethernet se utiliza el protocolo TCP. Si el tamaño de ventana que cada uno de ellos anuncia es de 16383bytes y suponiendo un flujo constante de datos en ambos sentidos y que se pierde el sexto paquete enviado por el computador que inicia la conexión ¿Cuál será el tamaño de la ventana de congestión tras enviar, el décimo paquete, el computador que inició la conexión? 7. Justifica el uso de ventanas deslizantes en el protocolo TCP de tres vias.

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Fuentes de información. Cisco Networking Academy, CCNA Exloration 5.0 Aspectos bàsicos de Networking. Wikipedia, La enciclopedia libre, colaboradores de Wikipedia. 2012. http://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_enlace_de_datos http://www4.ujaen.es/~mdmolina/rrcc/Tema3.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Ventana_deslizante Comer, Douglas E. "Internetworking with TCP/IP, Volume 1: Principles, Protocols, and Architecture", Prentice Hall, 1995. ISBN 0-13-216987-8 Peterson, Larry L. & Davie, Bruce S. "Computer Networks: A Systems Approach", Morgan Kaufmann, 2000. ISBN 15586051428888

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