Capítulo 6 redes inalámbricas y móviles - Inicioprofesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo323/2s12/lectures/WirelessAnd... · protocolos de capas superiores 6.9 Resumen. 6: Redes Inalámbricas

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6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-1

Capiacutetulo 6redes inalaacutembricas y moacuteviles

Computer Networking A Top Down Approach Featuring the Internet 3rd edition Jim Kurose Keith RossAddison-Wesley July 2004

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-2

Capiacutetulo 6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles

Antecedentes previos subscriptores de teleacutefonos inalaacutembricos

(moacuteviles) ahora supera subscriptores de teleacutefonos cableados

Redes de computadores laptops palmtops PDAs teleacutefonos Internet prometen libre acceso a Internet

Dos desafiacuteos importantes (pero diferentes) Comunicaciones sobre enlaces inalaacutembricos Manejo de usuarios que cambian su punto de

entrada a la red

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3

Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

caracteriacutesticas CDMA

Pareacutentesis Revisioacuten 8023

63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

Movilidad 65 Principios

direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

66 IP moacutevil 67 Manejo de

movilidad en redes celulares

68 Movilidad y protocolos de capas superiores

69 Resumen

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4

Elementos de una red inalaacutembrica

Infraestructurade red

wireless hosts laptop PDA

Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no

moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre

significa movilidad

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5

Elementos de una red inalaacutembrica

Infraestructurade Red

Estacioacuten base Tiacutepicamente

conectada a red cableada

relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres

celulares puntos de acceso 80211

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

Elementos de una red inalaacutembrica

Infraestructurade red

Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

Variadas tasa distancias de transmisioacuten

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

Elementos de una Red Inalaacutembrica

Infraestructurade red

Modo infraestructura Estacioacuten base

conecta moacuteviles a la red cableada

Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

Elementos de una red inalaacutembrica

Modo Ad hoc no hay estacioacuten

base Nodos soacutelo pueden

transmitir a otros dentro de su cobertura

nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

AB

C

Problema del terminal oculto

B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

no saben se su interferencia en B

A B C

Potencia de sentildeal A

espacio

Potencia de sentildeal C

Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

interfieren en B

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

slot 1 slot 0

d1 = -1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

Zim= dicmd0 = 1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 11

1-1- 1- 1-

slot 0channeloutput

slot 1channeloutput

channel output Zim

Txcode

databits

slot 1 slot 0

d1 = -1d0 = 1

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 1 1

1- 1- 1- 1-

1 1 11

1-1- 1- 1-

slot 0channeloutput

slot 1channeloutputRx

code

receivedinput

Di = Σ Zimcmm=1

M

M

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

CDMA interferencia de dos-Txs

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

caracteriacutesticas CDMA

Pareacutentesis Revisioacuten 8023

63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

Movilidad 65 Principios

direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

66 IP moacutevil 67 Manejo de

movilidad en redes celulares

68 Movilidad y protocolos de capas superiores

69 Resumen

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

Pareacutentesis Revisioacuten 8023

Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

inalaacutembrica (capa 2)

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

(subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

subnet)bull asignado por administrador de subnet

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

= adaptador

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(cableada o inalaacutembrica)

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

ARP Address Resolution Protocol

Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

LAN reciben la consulta ARP

B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

a menos que sea refrescada

ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

B

En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

A

RB

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

A

RB

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

LAN

Router

Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

A

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

Capa Enlace de Datos

51 Introduccioacuten y servicios

52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

53 Protocolos de acceso muacuteltiple

54 Direccionamiento de capa enlace

55 Ethernet

56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

ATM y MPLS

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

Topologiacutea Estrella

En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

extincioacuten) o switch

hub oswitch

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

Estructura de trama Ethernet

El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

protocolo de red) en la trama Ethernet

Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

receptor

Dir MACs

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

de otro modo el adaptador descarta la trama

Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

Ethernet usa CSMACD

No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

datagrama de la capa de red y crea la trama

2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

CSMACD de Ethernet (maacutes)

Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

mayor

Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

Par trenzado

hub

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

la colisioacuten

Par trenzado

hub

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

Capa Enlace de Datos

51 Introduccioacuten y servicios

52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

53 Protocolos de acceso muacuteltiple

54 Direccionamiento de capa enlace

55 Ethernet

56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

ATM y MPLS

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

Switches

Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

Transparente Hosts no notan la presencia de switches

Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

Reenviacuteo

bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

hub

hubhub

switch1

2 3

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

Auto aprendizaje

Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

(Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

Ejemplo de Switches

Supongamos que C enviacutea una trama a D

El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

la trama a interfaces 2 y 3

La trama es recibida por D

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

Direccioacuten interfaz

ABEGC

11231

12 3

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

Ejemplo de Switches

Supongamos que D responde a C con otra trama

El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

la trama soacutelo por interfaz 1

La trama es recibida por C

hub

hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

direccioacuten interfaz

ABEGCD

112312

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

separados

hub hub hub

switch

Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

Dominio de colisioacuten

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

Switches accesos dedicados Switch con muchas

interfaces Cada host tiene conexioacuten

directa al switch No hay colisiones full

duplex

Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

Fin del pareacutentesis 8023

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

hasta 11 Mbps Direct sequence

spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

Ampliamente difundido usando estaciones bases

80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

80211 Arquitectura LAN

Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

point (AP) Basic Service Set (BSS)

(aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

BSS 1

BSS 2

Internet

hub switcho routerAP

AP

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

vecino

host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

AP

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

AB

CA B C

Arsquos signalstrength

space

Crsquos signalstrength

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

backoff aleatorio repite 2

80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

sender receiver

DIFS

data

SIFS

ACK

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

Abolicioacuten de colisiones (cont)

idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

APA B

time

RTS(A)RTS(B)

RTS(A)

CTS(A) CTS(A)

DATA (A)

ACK(A) ACK(A)

reservation collision

Pospone tx

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

Veremos con detencioacuten maacutes adelante

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

Trama 80211 direccionamiento

Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

Internetrouter

AP

H1 R1

AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

address 1 address 2 address 3

Trama 80211

R1 MAC addr H1 MAC addr

dest address source address

Trama 8023

Trama 80211 direccionamiento

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

framecontrol

durationaddress

1address

2address

4address

3payload CRC

2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

seqcontrol

TypeFromAP

SubtypeToAP

More frag

WEPMoredata

Powermgt

Retry RsvdProtocolversion

2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

hub or switch

AP 2

AP 1

H1 BBS 2

BBS 1

80211 movilidad dentro de la misma subred

router H1 permanece en la

misma subred IP dir IP se mantiene igual

switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

Mradius ofcoverage

S

SS

P

P

P

P

M

S

Master device

Slave device

Parked device (inactive)P

80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

(mouse keyboard headphones)

ad hoc no infraestructura maestroesclavos

Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

Maestro concede permiso

80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

caracteriacutesticas CDMA

Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

wireless LANs (ldquowi-firdquo)

64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

GSM)

Movilidad 65 Principios

direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

66 IP moacutevil 67 Manejo de

movilidad en redes celulares

68 Movilidad y protocolos de capas superiores

69 Resumen

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

Mobile Switching

Center

Public telephonenetwork andInternet

Mobile Switching

Center

Componentes de arquitectura de red Celular

conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

MSC

cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

celdas

Red cableada

Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

Redes Celulares El primer salto

Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

CDMA code division multiple access

frequencybands

time slots

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

Estaacutendar Celulares resumen breve

Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

(Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

Chile)

IS-95 CDMA code division multiple access

IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

UMTS

TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

mejorada Tasa de datos hasta 384K

CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

Estaacutendar Celulares resumen breve

Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

(UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

CDMA-2000

hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

  • Slide 1
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  • Slide 16
  • Direcciones MAC y ARP
  • Slide 18
  • Direcciones LANs y ARP
  • ARP Address Resolution Protocol
  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
  • Ruteo a otra LAN
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Topologiacutea Estrella
  • Estructura de trama Ethernet
  • Estructura de Trama Ethernet
  • Ethernet usa CSMACD
  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
  • 10BaseT y 100BaseT
  • Hubs
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Switches
  • Reenviacuteo
  • Auto aprendizaje
  • Filtrado y re-enviacuteo
  • Ejemplo de Switches
  • Slide 41
  • Switch Aislamiento de traacutefico
  • Slide 43
  • Switches accesos dedicados
  • Switches vs Routers
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51
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  • Slide 59
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  • Slide 64
  • Slide 65
  • Slide 66

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-2

    Capiacutetulo 6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles

    Antecedentes previos subscriptores de teleacutefonos inalaacutembricos

    (moacuteviles) ahora supera subscriptores de teleacutefonos cableados

    Redes de computadores laptops palmtops PDAs teleacutefonos Internet prometen libre acceso a Internet

    Dos desafiacuteos importantes (pero diferentes) Comunicaciones sobre enlaces inalaacutembricos Manejo de usuarios que cambian su punto de

    entrada a la red

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3

    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

    caracteriacutesticas CDMA

    Pareacutentesis Revisioacuten 8023

    63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

    Movilidad 65 Principios

    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

    66 IP moacutevil 67 Manejo de

    movilidad en redes celulares

    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

    69 Resumen

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4

    Elementos de una red inalaacutembrica

    Infraestructurade red

    wireless hosts laptop PDA

    Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no

    moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre

    significa movilidad

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5

    Elementos de una red inalaacutembrica

    Infraestructurade Red

    Estacioacuten base Tiacutepicamente

    conectada a red cableada

    relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres

    celulares puntos de acceso 80211

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

    Elementos de una red inalaacutembrica

    Infraestructurade red

    Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

    conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

    Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

    Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

    Variadas tasa distancias de transmisioacuten

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

    Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

    En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

    Elementos de una Red Inalaacutembrica

    Infraestructurade red

    Modo infraestructura Estacioacuten base

    conecta moacuteviles a la red cableada

    Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

    Elementos de una red inalaacutembrica

    Modo Ad hoc no hay estacioacuten

    base Nodos soacutelo pueden

    transmitir a otros dentro de su cobertura

    nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

    Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

    Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

    atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

    estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

    Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

    Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

    Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

    AB

    C

    Problema del terminal oculto

    B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

    no saben se su interferencia en B

    A B C

    Potencia de sentildeal A

    espacio

    Potencia de sentildeal C

    Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

    interfieren en B

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

    Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

    Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

    ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

    Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

    Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

    decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

    Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

    CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

    slot 1 slot 0

    d1 = -1

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    Zim= dicmd0 = 1

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    1 1 11

    1-1- 1- 1-

    slot 0channeloutput

    slot 1channeloutput

    channel output Zim

    Txcode

    databits

    slot 1 slot 0

    d1 = -1d0 = 1

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    1 1 1 1

    1- 1- 1- 1-

    1 1 11

    1-1- 1- 1-

    slot 0channeloutput

    slot 1channeloutputRx

    code

    receivedinput

    Di = Σ Zimcmm=1

    M

    M

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

    CDMA interferencia de dos-Txs

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

    caracteriacutesticas CDMA

    Pareacutentesis Revisioacuten 8023

    63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

    Movilidad 65 Principios

    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

    66 IP moacutevil 67 Manejo de

    movilidad en redes celulares

    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

    69 Resumen

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

    Pareacutentesis Revisioacuten 8023

    Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

    inalaacutembrica (capa 2)

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

    Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

    Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

    (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

    subnet)bull asignado por administrador de subnet

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

    Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

    Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

    Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

    Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

    direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

    bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

    Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

    Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

    = adaptador

    1A-2F-BB-76-09-AD

    58-23-D7-FA-20-B0

    0C-C4-11-6F-E3-98

    71-65-F7-2B-08-53

    LAN(cableada o inalaacutembrica)

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

    ARP Address Resolution Protocol

    Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

    Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

    lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

    tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

    Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

    Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

    1A-2F-BB-76-09-AD

    58-23-D7-FA-20-B0

    0C-C4-11-6F-E3-98

    71-65-F7-2B-08-53

    LAN

    237196723

    237196778

    237196714

    237196788

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

    Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

    A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

    A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

    FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

    LAN reciben la consulta ARP

    B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

    La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

    A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

    a menos que sea refrescada

    ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

    tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

    Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

    viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

    B

    En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

    A

    RB

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

    A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

    111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

    datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

    B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

    A

    RB

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

    Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

    La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

    LAN

    Router

    Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

    A

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

    Capa Enlace de Datos

    51 Introduccioacuten y servicios

    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

    54 Direccionamiento de capa enlace

    55 Ethernet

    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

    ATM y MPLS

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

    Topologiacutea Estrella

    En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

    extincioacuten) o switch

    hub oswitch

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

    Estructura de trama Ethernet

    El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

    protocolo de red) en la trama Ethernet

    Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

    con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

    receptor

    Dir MACs

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

    Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

    Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

    de otro modo el adaptador descarta la trama

    Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

    CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

    Ethernet usa CSMACD

    No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

    portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

    Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

    Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

    Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

    datagrama de la capa de red y crea la trama

    2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

    3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

    4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

    5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

    CSMACD de Ethernet (maacutes)

    Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

    Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

    Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

    intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

    mayor

    Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

    Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

    Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

    La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

    10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

    ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

    100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

    Par trenzado

    hub

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

    Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

    fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

    TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

    la colisioacuten

    Par trenzado

    hub

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

    Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

    Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

    Capa Enlace de Datos

    51 Introduccioacuten y servicios

    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

    54 Direccionamiento de capa enlace

    55 Ethernet

    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

    ATM y MPLS

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

    Switches

    Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

    selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

    Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

    Transparente Hosts no notan la presencia de switches

    Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

    Reenviacuteo

    bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

    hub

    hubhub

    switch1

    2 3

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

    Auto aprendizaje

    Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

    (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

    Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

    localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

    Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

    then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

    then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

    Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

    Ejemplo de Switches

    Supongamos que C enviacutea una trama a D

    El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

    la trama a interfaces 2 y 3

    La trama es recibida por D

    hub

    hub hub

    switch

    A

    B CD

    EF

    G H

    I

    Direccioacuten interfaz

    ABEGC

    11231

    12 3

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

    Ejemplo de Switches

    Supongamos que D responde a C con otra trama

    El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

    la trama soacutelo por interfaz 1

    La trama es recibida por C

    hub

    hub hub

    switch

    A

    B CD

    EF

    G H

    I

    direccioacuten interfaz

    ABEGCD

    112312

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

    separados

    hub hub hub

    switch

    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

    Dominio de colisioacuten

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

    Switches accesos dedicados Switch con muchas

    interfaces Cada host tiene conexioacuten

    directa al switch No hay colisiones full

    duplex

    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

    switch

    A

    Arsquo

    B

    Brsquo

    C

    Crsquo

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

    Fin del pareacutentesis 8023

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

    hasta 11 Mbps Direct sequence

    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

    Ampliamente difundido usando estaciones bases

    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

    80211 Arquitectura LAN

    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

    point (AP) Basic Service Set (BSS)

    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

    BSS 1

    BSS 2

    Internet

    hub switcho routerAP

    AP

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

    vecino

    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

    AP

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

    AB

    CA B C

    Arsquos signalstrength

    space

    Crsquos signalstrength

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

    backoff aleatorio repite 2

    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

    sender receiver

    DIFS

    data

    SIFS

    ACK

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

    Abolicioacuten de colisiones (cont)

    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

    APA B

    time

    RTS(A)RTS(B)

    RTS(A)

    CTS(A) CTS(A)

    DATA (A)

    ACK(A) ACK(A)

    reservation collision

    Pospone tx

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

    framecontrol

    durationaddress

    1address

    2address

    4address

    3payload CRC

    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

    seqcontrol

    Trama 80211 direccionamiento

    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

    Internetrouter

    AP

    H1 R1

    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

    address 1 address 2 address 3

    Trama 80211

    R1 MAC addr H1 MAC addr

    dest address source address

    Trama 8023

    Trama 80211 direccionamiento

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

    framecontrol

    durationaddress

    1address

    2address

    4address

    3payload CRC

    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

    seqcontrol

    TypeFromAP

    SubtypeToAP

    More frag

    WEPMoredata

    Powermgt

    Retry RsvdProtocolversion

    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

    hub or switch

    AP 2

    AP 1

    H1 BBS 2

    BBS 1

    80211 movilidad dentro de la misma subred

    router H1 permanece en la

    misma subred IP dir IP se mantiene igual

    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

    Mradius ofcoverage

    S

    SS

    P

    P

    P

    P

    M

    S

    Master device

    Slave device

    Parked device (inactive)P

    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

    (mouse keyboard headphones)

    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

    Maestro concede permiso

    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

    caracteriacutesticas CDMA

    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

    GSM)

    Movilidad 65 Principios

    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

    66 IP moacutevil 67 Manejo de

    movilidad en redes celulares

    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

    69 Resumen

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

    Mobile Switching

    Center

    Public telephonenetwork andInternet

    Mobile Switching

    Center

    Componentes de arquitectura de red Celular

    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

    MSC

    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

    celdas

    Red cableada

    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

    Redes Celulares El primer salto

    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

    CDMA code division multiple access

    frequencybands

    time slots

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

    Estaacutendar Celulares resumen breve

    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

    Chile)

    IS-95 CDMA code division multiple access

    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

    UMTS

    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

    mejorada Tasa de datos hasta 384K

    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

    Estaacutendar Celulares resumen breve

    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

    CDMA-2000

    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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    • Direcciones MAC y ARP
    • Slide 18
    • Direcciones LANs y ARP
    • ARP Address Resolution Protocol
    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
    • Ruteo a otra LAN
    • Slide 23
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    • Slide 25
    • Topologiacutea Estrella
    • Estructura de trama Ethernet
    • Estructura de Trama Ethernet
    • Ethernet usa CSMACD
    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
    • 10BaseT y 100BaseT
    • Hubs
    • Slide 34
    • Slide 35
    • Switches
    • Reenviacuteo
    • Auto aprendizaje
    • Filtrado y re-enviacuteo
    • Ejemplo de Switches
    • Slide 41
    • Switch Aislamiento de traacutefico
    • Slide 43
    • Switches accesos dedicados
    • Switches vs Routers
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      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-3

      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

      caracteriacutesticas CDMA

      Pareacutentesis Revisioacuten 8023

      63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

      Movilidad 65 Principios

      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

      66 IP moacutevil 67 Manejo de

      movilidad en redes celulares

      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

      69 Resumen

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4

      Elementos de una red inalaacutembrica

      Infraestructurade red

      wireless hosts laptop PDA

      Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no

      moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre

      significa movilidad

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5

      Elementos de una red inalaacutembrica

      Infraestructurade Red

      Estacioacuten base Tiacutepicamente

      conectada a red cableada

      relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres

      celulares puntos de acceso 80211

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

      Elementos de una red inalaacutembrica

      Infraestructurade red

      Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

      conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

      Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

      Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

      Variadas tasa distancias de transmisioacuten

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

      Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

      En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

      Elementos de una Red Inalaacutembrica

      Infraestructurade red

      Modo infraestructura Estacioacuten base

      conecta moacuteviles a la red cableada

      Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

      Elementos de una red inalaacutembrica

      Modo Ad hoc no hay estacioacuten

      base Nodos soacutelo pueden

      transmitir a otros dentro de su cobertura

      nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

      Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

      Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

      atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

      estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

      Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

      Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

      Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

      AB

      C

      Problema del terminal oculto

      B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

      no saben se su interferencia en B

      A B C

      Potencia de sentildeal A

      espacio

      Potencia de sentildeal C

      Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

      interfieren en B

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

      Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

      Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

      ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

      Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

      Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

      decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

      Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

      CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

      slot 1 slot 0

      d1 = -1

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      Zim= dicmd0 = 1

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      1 1 11

      1-1- 1- 1-

      slot 0channeloutput

      slot 1channeloutput

      channel output Zim

      Txcode

      databits

      slot 1 slot 0

      d1 = -1d0 = 1

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      1 1 1 1

      1- 1- 1- 1-

      1 1 11

      1-1- 1- 1-

      slot 0channeloutput

      slot 1channeloutputRx

      code

      receivedinput

      Di = Σ Zimcmm=1

      M

      M

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

      CDMA interferencia de dos-Txs

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

      caracteriacutesticas CDMA

      Pareacutentesis Revisioacuten 8023

      63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

      Movilidad 65 Principios

      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

      66 IP moacutevil 67 Manejo de

      movilidad en redes celulares

      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

      69 Resumen

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

      Pareacutentesis Revisioacuten 8023

      Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

      inalaacutembrica (capa 2)

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

      Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

      Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

      (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

      subnet)bull asignado por administrador de subnet

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

      Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

      Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

      Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

      Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

      direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

      bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

      Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

      Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

      = adaptador

      1A-2F-BB-76-09-AD

      58-23-D7-FA-20-B0

      0C-C4-11-6F-E3-98

      71-65-F7-2B-08-53

      LAN(cableada o inalaacutembrica)

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

      ARP Address Resolution Protocol

      Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

      Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

      lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

      tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

      Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

      Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

      1A-2F-BB-76-09-AD

      58-23-D7-FA-20-B0

      0C-C4-11-6F-E3-98

      71-65-F7-2B-08-53

      LAN

      237196723

      237196778

      237196714

      237196788

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

      Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

      A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

      A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

      FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

      LAN reciben la consulta ARP

      B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

      La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

      A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

      a menos que sea refrescada

      ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

      tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

      Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

      viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

      B

      En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

      A

      RB

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

      A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

      111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

      datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

      B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

      A

      RB

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

      Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

      La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

      LAN

      Router

      Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

      A

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

      Capa Enlace de Datos

      51 Introduccioacuten y servicios

      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

      54 Direccionamiento de capa enlace

      55 Ethernet

      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

      ATM y MPLS

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

      Topologiacutea Estrella

      En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

      extincioacuten) o switch

      hub oswitch

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

      Estructura de trama Ethernet

      El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

      protocolo de red) en la trama Ethernet

      Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

      con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

      receptor

      Dir MACs

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

      Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

      Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

      de otro modo el adaptador descarta la trama

      Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

      CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

      Ethernet usa CSMACD

      No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

      portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

      Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

      Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

      Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

      datagrama de la capa de red y crea la trama

      2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

      3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

      4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

      5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

      CSMACD de Ethernet (maacutes)

      Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

      Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

      Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

      intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

      mayor

      Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

      Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

      Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

      La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

      10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

      ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

      100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

      Par trenzado

      hub

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

      Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

      fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

      TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

      la colisioacuten

      Par trenzado

      hub

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

      Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

      Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

      Capa Enlace de Datos

      51 Introduccioacuten y servicios

      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

      54 Direccionamiento de capa enlace

      55 Ethernet

      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

      ATM y MPLS

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

      Switches

      Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

      selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

      Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

      Transparente Hosts no notan la presencia de switches

      Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

      Reenviacuteo

      bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

      hub

      hubhub

      switch1

      2 3

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

      Auto aprendizaje

      Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

      (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

      Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

      localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

      Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

      then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

      then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

      Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

      Ejemplo de Switches

      Supongamos que C enviacutea una trama a D

      El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

      la trama a interfaces 2 y 3

      La trama es recibida por D

      hub

      hub hub

      switch

      A

      B CD

      EF

      G H

      I

      Direccioacuten interfaz

      ABEGC

      11231

      12 3

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

      Ejemplo de Switches

      Supongamos que D responde a C con otra trama

      El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

      la trama soacutelo por interfaz 1

      La trama es recibida por C

      hub

      hub hub

      switch

      A

      B CD

      EF

      G H

      I

      direccioacuten interfaz

      ABEGCD

      112312

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

      Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

      LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

      El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

      re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

      separados

      hub hub hub

      switch

      Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

      Dominio de colisioacuten

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

      Switches accesos dedicados Switch con muchas

      interfaces Cada host tiene conexioacuten

      directa al switch No hay colisiones full

      duplex

      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

      switch

      A

      Arsquo

      B

      Brsquo

      C

      Crsquo

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

      Fin del pareacutentesis 8023

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

      hasta 11 Mbps Direct sequence

      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

      Ampliamente difundido usando estaciones bases

      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

      80211 Arquitectura LAN

      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

      point (AP) Basic Service Set (BSS)

      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

      BSS 1

      BSS 2

      Internet

      hub switcho routerAP

      AP

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

      vecino

      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

      AP

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

      AB

      CA B C

      Arsquos signalstrength

      space

      Crsquos signalstrength

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

      backoff aleatorio repite 2

      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

      sender receiver

      DIFS

      data

      SIFS

      ACK

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

      Abolicioacuten de colisiones (cont)

      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

      APA B

      time

      RTS(A)RTS(B)

      RTS(A)

      CTS(A) CTS(A)

      DATA (A)

      ACK(A) ACK(A)

      reservation collision

      Pospone tx

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

      framecontrol

      durationaddress

      1address

      2address

      4address

      3payload CRC

      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

      seqcontrol

      Trama 80211 direccionamiento

      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

      Internetrouter

      AP

      H1 R1

      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

      address 1 address 2 address 3

      Trama 80211

      R1 MAC addr H1 MAC addr

      dest address source address

      Trama 8023

      Trama 80211 direccionamiento

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

      framecontrol

      durationaddress

      1address

      2address

      4address

      3payload CRC

      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

      seqcontrol

      TypeFromAP

      SubtypeToAP

      More frag

      WEPMoredata

      Powermgt

      Retry RsvdProtocolversion

      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

      hub or switch

      AP 2

      AP 1

      H1 BBS 2

      BBS 1

      80211 movilidad dentro de la misma subred

      router H1 permanece en la

      misma subred IP dir IP se mantiene igual

      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

      Mradius ofcoverage

      S

      SS

      P

      P

      P

      P

      M

      S

      Master device

      Slave device

      Parked device (inactive)P

      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

      (mouse keyboard headphones)

      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

      Maestro concede permiso

      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

      caracteriacutesticas CDMA

      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

      GSM)

      Movilidad 65 Principios

      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

      66 IP moacutevil 67 Manejo de

      movilidad en redes celulares

      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

      69 Resumen

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

      Mobile Switching

      Center

      Public telephonenetwork andInternet

      Mobile Switching

      Center

      Componentes de arquitectura de red Celular

      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

      MSC

      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

      celdas

      Red cableada

      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

      Redes Celulares El primer salto

      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

      CDMA code division multiple access

      frequencybands

      time slots

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

      Estaacutendar Celulares resumen breve

      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

      Chile)

      IS-95 CDMA code division multiple access

      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

      UMTS

      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

      mejorada Tasa de datos hasta 384K

      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

      Estaacutendar Celulares resumen breve

      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

      CDMA-2000

      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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      • Direcciones MAC y ARP
      • Slide 18
      • Direcciones LANs y ARP
      • ARP Address Resolution Protocol
      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
      • Ruteo a otra LAN
      • Slide 23
      • Slide 24
      • Slide 25
      • Topologiacutea Estrella
      • Estructura de trama Ethernet
      • Estructura de Trama Ethernet
      • Ethernet usa CSMACD
      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
      • 10BaseT y 100BaseT
      • Hubs
      • Slide 34
      • Slide 35
      • Switches
      • Reenviacuteo
      • Auto aprendizaje
      • Filtrado y re-enviacuteo
      • Ejemplo de Switches
      • Slide 41
      • Switch Aislamiento de traacutefico
      • Slide 43
      • Switches accesos dedicados
      • Switches vs Routers
      • Slide 46
      • Slide 47
      • Slide 48
      • Slide 49
      • Slide 50
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        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-4

        Elementos de una red inalaacutembrica

        Infraestructurade red

        wireless hosts laptop PDA

        Teleacutefonos Corren aplicaciones Pueden ser fijos (no

        moacuteviles) o moacuteviles wireless no siempre

        significa movilidad

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5

        Elementos de una red inalaacutembrica

        Infraestructurade Red

        Estacioacuten base Tiacutepicamente

        conectada a red cableada

        relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres

        celulares puntos de acceso 80211

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

        Elementos de una red inalaacutembrica

        Infraestructurade red

        Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

        conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

        Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

        Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

        Variadas tasa distancias de transmisioacuten

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

        Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

        En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

        Elementos de una Red Inalaacutembrica

        Infraestructurade red

        Modo infraestructura Estacioacuten base

        conecta moacuteviles a la red cableada

        Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

        Elementos de una red inalaacutembrica

        Modo Ad hoc no hay estacioacuten

        base Nodos soacutelo pueden

        transmitir a otros dentro de su cobertura

        nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

        Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

        Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

        atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

        estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

        Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

        Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

        Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

        AB

        C

        Problema del terminal oculto

        B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

        no saben se su interferencia en B

        A B C

        Potencia de sentildeal A

        espacio

        Potencia de sentildeal C

        Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

        interfieren en B

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

        Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

        Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

        ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

        Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

        Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

        decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

        Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

        CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

        slot 1 slot 0

        d1 = -1

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        Zim= dicmd0 = 1

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        1 1 11

        1-1- 1- 1-

        slot 0channeloutput

        slot 1channeloutput

        channel output Zim

        Txcode

        databits

        slot 1 slot 0

        d1 = -1d0 = 1

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        1 1 1 1

        1- 1- 1- 1-

        1 1 11

        1-1- 1- 1-

        slot 0channeloutput

        slot 1channeloutputRx

        code

        receivedinput

        Di = Σ Zimcmm=1

        M

        M

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

        CDMA interferencia de dos-Txs

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

        caracteriacutesticas CDMA

        Pareacutentesis Revisioacuten 8023

        63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

        Movilidad 65 Principios

        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

        66 IP moacutevil 67 Manejo de

        movilidad en redes celulares

        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

        69 Resumen

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

        Pareacutentesis Revisioacuten 8023

        Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

        inalaacutembrica (capa 2)

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

        Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

        Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

        (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

        subnet)bull asignado por administrador de subnet

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

        Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

        Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

        Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

        Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

        direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

        bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

        Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

        Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

        = adaptador

        1A-2F-BB-76-09-AD

        58-23-D7-FA-20-B0

        0C-C4-11-6F-E3-98

        71-65-F7-2B-08-53

        LAN(cableada o inalaacutembrica)

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

        ARP Address Resolution Protocol

        Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

        Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

        lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

        tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

        Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

        Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

        1A-2F-BB-76-09-AD

        58-23-D7-FA-20-B0

        0C-C4-11-6F-E3-98

        71-65-F7-2B-08-53

        LAN

        237196723

        237196778

        237196714

        237196788

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

        Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

        A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

        A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

        FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

        LAN reciben la consulta ARP

        B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

        La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

        A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

        a menos que sea refrescada

        ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

        tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

        Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

        viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

        B

        En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

        A

        RB

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

        A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

        111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

        datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

        B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

        A

        RB

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

        Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

        La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

        LAN

        Router

        Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

        A

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

        Capa Enlace de Datos

        51 Introduccioacuten y servicios

        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

        54 Direccionamiento de capa enlace

        55 Ethernet

        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

        ATM y MPLS

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

        Topologiacutea Estrella

        En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

        extincioacuten) o switch

        hub oswitch

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

        Estructura de trama Ethernet

        El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

        protocolo de red) en la trama Ethernet

        Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

        con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

        receptor

        Dir MACs

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

        Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

        Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

        de otro modo el adaptador descarta la trama

        Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

        CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

        Ethernet usa CSMACD

        No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

        portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

        Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

        Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

        Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

        datagrama de la capa de red y crea la trama

        2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

        3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

        4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

        5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

        CSMACD de Ethernet (maacutes)

        Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

        Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

        Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

        intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

        mayor

        Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

        Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

        Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

        La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

        10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

        ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

        100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

        Par trenzado

        hub

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

        Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

        fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

        TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

        la colisioacuten

        Par trenzado

        hub

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

        Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

        Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

        Capa Enlace de Datos

        51 Introduccioacuten y servicios

        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

        54 Direccionamiento de capa enlace

        55 Ethernet

        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

        ATM y MPLS

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

        Switches

        Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

        selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

        Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

        Transparente Hosts no notan la presencia de switches

        Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

        Reenviacuteo

        bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

        hub

        hubhub

        switch1

        2 3

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

        Auto aprendizaje

        Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

        (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

        Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

        localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

        Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

        then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

        then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

        Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

        Ejemplo de Switches

        Supongamos que C enviacutea una trama a D

        El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

        la trama a interfaces 2 y 3

        La trama es recibida por D

        hub

        hub hub

        switch

        A

        B CD

        EF

        G H

        I

        Direccioacuten interfaz

        ABEGC

        11231

        12 3

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

        Ejemplo de Switches

        Supongamos que D responde a C con otra trama

        El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

        la trama soacutelo por interfaz 1

        La trama es recibida por C

        hub

        hub hub

        switch

        A

        B CD

        EF

        G H

        I

        direccioacuten interfaz

        ABEGCD

        112312

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

        Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

        LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

        El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

        re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

        separados

        hub hub hub

        switch

        Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

        Dominio de colisioacuten

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

        Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

        Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

        Switches accesos dedicados Switch con muchas

        interfaces Cada host tiene conexioacuten

        directa al switch No hay colisiones full

        duplex

        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

        switch

        A

        Arsquo

        B

        Brsquo

        C

        Crsquo

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

        Fin del pareacutentesis 8023

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

        hasta 11 Mbps Direct sequence

        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

        Ampliamente difundido usando estaciones bases

        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

        80211 Arquitectura LAN

        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

        point (AP) Basic Service Set (BSS)

        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

        BSS 1

        BSS 2

        Internet

        hub switcho routerAP

        AP

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

        vecino

        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

        AP

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

        AB

        CA B C

        Arsquos signalstrength

        space

        Crsquos signalstrength

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

        backoff aleatorio repite 2

        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

        sender receiver

        DIFS

        data

        SIFS

        ACK

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

        Abolicioacuten de colisiones (cont)

        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

        APA B

        time

        RTS(A)RTS(B)

        RTS(A)

        CTS(A) CTS(A)

        DATA (A)

        ACK(A) ACK(A)

        reservation collision

        Pospone tx

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

        framecontrol

        durationaddress

        1address

        2address

        4address

        3payload CRC

        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

        seqcontrol

        Trama 80211 direccionamiento

        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

        Internetrouter

        AP

        H1 R1

        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

        address 1 address 2 address 3

        Trama 80211

        R1 MAC addr H1 MAC addr

        dest address source address

        Trama 8023

        Trama 80211 direccionamiento

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

        framecontrol

        durationaddress

        1address

        2address

        4address

        3payload CRC

        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

        seqcontrol

        TypeFromAP

        SubtypeToAP

        More frag

        WEPMoredata

        Powermgt

        Retry RsvdProtocolversion

        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

        hub or switch

        AP 2

        AP 1

        H1 BBS 2

        BBS 1

        80211 movilidad dentro de la misma subred

        router H1 permanece en la

        misma subred IP dir IP se mantiene igual

        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

        Mradius ofcoverage

        S

        SS

        P

        P

        P

        P

        M

        S

        Master device

        Slave device

        Parked device (inactive)P

        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

        (mouse keyboard headphones)

        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

        Maestro concede permiso

        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

        caracteriacutesticas CDMA

        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

        GSM)

        Movilidad 65 Principios

        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

        66 IP moacutevil 67 Manejo de

        movilidad en redes celulares

        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

        69 Resumen

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

        Mobile Switching

        Center

        Public telephonenetwork andInternet

        Mobile Switching

        Center

        Componentes de arquitectura de red Celular

        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

        MSC

        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

        celdas

        Red cableada

        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

        Redes Celulares El primer salto

        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

        CDMA code division multiple access

        frequencybands

        time slots

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

        Estaacutendar Celulares resumen breve

        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

        Chile)

        IS-95 CDMA code division multiple access

        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

        UMTS

        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

        mejorada Tasa de datos hasta 384K

        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

        Estaacutendar Celulares resumen breve

        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

        CDMA-2000

        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

        • Slide 1
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        • Direcciones MAC y ARP
        • Slide 18
        • Direcciones LANs y ARP
        • ARP Address Resolution Protocol
        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
        • Ruteo a otra LAN
        • Slide 23
        • Slide 24
        • Slide 25
        • Topologiacutea Estrella
        • Estructura de trama Ethernet
        • Estructura de Trama Ethernet
        • Ethernet usa CSMACD
        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
        • 10BaseT y 100BaseT
        • Hubs
        • Slide 34
        • Slide 35
        • Switches
        • Reenviacuteo
        • Auto aprendizaje
        • Filtrado y re-enviacuteo
        • Ejemplo de Switches
        • Slide 41
        • Switch Aislamiento de traacutefico
        • Slide 43
        • Switches accesos dedicados
        • Switches vs Routers
        • Slide 46
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          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-5

          Elementos de una red inalaacutembrica

          Infraestructurade Red

          Estacioacuten base Tiacutepicamente

          conectada a red cableada

          relay ndash responsables por enviacuteo de paquetes entre red cableada y wireless host(s) en su ldquoaacutereardquo eg torres

          celulares puntos de acceso 80211

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

          Elementos de una red inalaacutembrica

          Infraestructurade red

          Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

          conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

          Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

          Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

          Variadas tasa distancias de transmisioacuten

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

          Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

          En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

          Elementos de una Red Inalaacutembrica

          Infraestructurade red

          Modo infraestructura Estacioacuten base

          conecta moacuteviles a la red cableada

          Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

          Elementos de una red inalaacutembrica

          Modo Ad hoc no hay estacioacuten

          base Nodos soacutelo pueden

          transmitir a otros dentro de su cobertura

          nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

          Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

          Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

          atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

          estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

          Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

          Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

          Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

          AB

          C

          Problema del terminal oculto

          B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

          no saben se su interferencia en B

          A B C

          Potencia de sentildeal A

          espacio

          Potencia de sentildeal C

          Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

          interfieren en B

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

          Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

          Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

          ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

          Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

          Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

          decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

          Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

          CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

          slot 1 slot 0

          d1 = -1

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          Zim= dicmd0 = 1

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          1 1 11

          1-1- 1- 1-

          slot 0channeloutput

          slot 1channeloutput

          channel output Zim

          Txcode

          databits

          slot 1 slot 0

          d1 = -1d0 = 1

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          1 1 1 1

          1- 1- 1- 1-

          1 1 11

          1-1- 1- 1-

          slot 0channeloutput

          slot 1channeloutputRx

          code

          receivedinput

          Di = Σ Zimcmm=1

          M

          M

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

          CDMA interferencia de dos-Txs

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

          caracteriacutesticas CDMA

          Pareacutentesis Revisioacuten 8023

          63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

          Movilidad 65 Principios

          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

          66 IP moacutevil 67 Manejo de

          movilidad en redes celulares

          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

          69 Resumen

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

          Pareacutentesis Revisioacuten 8023

          Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

          inalaacutembrica (capa 2)

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

          Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

          Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

          (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

          subnet)bull asignado por administrador de subnet

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

          Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

          Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

          Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

          Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

          direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

          bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

          Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

          Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

          = adaptador

          1A-2F-BB-76-09-AD

          58-23-D7-FA-20-B0

          0C-C4-11-6F-E3-98

          71-65-F7-2B-08-53

          LAN(cableada o inalaacutembrica)

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

          ARP Address Resolution Protocol

          Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

          Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

          lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

          tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

          Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

          Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

          1A-2F-BB-76-09-AD

          58-23-D7-FA-20-B0

          0C-C4-11-6F-E3-98

          71-65-F7-2B-08-53

          LAN

          237196723

          237196778

          237196714

          237196788

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

          Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

          A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

          A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

          FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

          LAN reciben la consulta ARP

          B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

          La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

          A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

          a menos que sea refrescada

          ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

          tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

          Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

          viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

          B

          En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

          A

          RB

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

          A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

          111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

          datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

          B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

          A

          RB

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

          Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

          La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

          LAN

          Router

          Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

          A

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

          Capa Enlace de Datos

          51 Introduccioacuten y servicios

          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

          54 Direccionamiento de capa enlace

          55 Ethernet

          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

          ATM y MPLS

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

          Topologiacutea Estrella

          En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

          extincioacuten) o switch

          hub oswitch

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

          Estructura de trama Ethernet

          El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

          protocolo de red) en la trama Ethernet

          Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

          con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

          receptor

          Dir MACs

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

          Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

          Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

          de otro modo el adaptador descarta la trama

          Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

          CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

          Ethernet usa CSMACD

          No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

          portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

          Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

          Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

          Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

          datagrama de la capa de red y crea la trama

          2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

          3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

          4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

          5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

          CSMACD de Ethernet (maacutes)

          Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

          Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

          Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

          intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

          mayor

          Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

          Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

          Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

          La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

          10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

          ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

          100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

          Par trenzado

          hub

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

          Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

          fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

          TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

          la colisioacuten

          Par trenzado

          hub

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

          Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

          Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

          Capa Enlace de Datos

          51 Introduccioacuten y servicios

          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

          54 Direccionamiento de capa enlace

          55 Ethernet

          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

          ATM y MPLS

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

          Switches

          Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

          selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

          Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

          Transparente Hosts no notan la presencia de switches

          Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

          Reenviacuteo

          bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

          hub

          hubhub

          switch1

          2 3

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

          Auto aprendizaje

          Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

          (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

          Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

          localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

          Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

          then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

          then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

          Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

          Ejemplo de Switches

          Supongamos que C enviacutea una trama a D

          El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

          la trama a interfaces 2 y 3

          La trama es recibida por D

          hub

          hub hub

          switch

          A

          B CD

          EF

          G H

          I

          Direccioacuten interfaz

          ABEGC

          11231

          12 3

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

          Ejemplo de Switches

          Supongamos que D responde a C con otra trama

          El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

          la trama soacutelo por interfaz 1

          La trama es recibida por C

          hub

          hub hub

          switch

          A

          B CD

          EF

          G H

          I

          direccioacuten interfaz

          ABEGCD

          112312

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

          Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

          LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

          El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

          re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

          separados

          hub hub hub

          switch

          Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

          Dominio de colisioacuten

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

          Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

          Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

          Switches accesos dedicados Switch con muchas

          interfaces Cada host tiene conexioacuten

          directa al switch No hay colisiones full

          duplex

          Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

          switch

          A

          Arsquo

          B

          Brsquo

          C

          Crsquo

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

          Fin del pareacutentesis 8023

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

          hasta 11 Mbps Direct sequence

          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

          Ampliamente difundido usando estaciones bases

          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

          80211 Arquitectura LAN

          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

          point (AP) Basic Service Set (BSS)

          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

          BSS 1

          BSS 2

          Internet

          hub switcho routerAP

          AP

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

          vecino

          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

          AP

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

          AB

          CA B C

          Arsquos signalstrength

          space

          Crsquos signalstrength

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

          backoff aleatorio repite 2

          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

          sender receiver

          DIFS

          data

          SIFS

          ACK

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

          Abolicioacuten de colisiones (cont)

          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

          APA B

          time

          RTS(A)RTS(B)

          RTS(A)

          CTS(A) CTS(A)

          DATA (A)

          ACK(A) ACK(A)

          reservation collision

          Pospone tx

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

          framecontrol

          durationaddress

          1address

          2address

          4address

          3payload CRC

          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

          seqcontrol

          Trama 80211 direccionamiento

          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

          Internetrouter

          AP

          H1 R1

          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

          address 1 address 2 address 3

          Trama 80211

          R1 MAC addr H1 MAC addr

          dest address source address

          Trama 8023

          Trama 80211 direccionamiento

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

          framecontrol

          durationaddress

          1address

          2address

          4address

          3payload CRC

          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

          seqcontrol

          TypeFromAP

          SubtypeToAP

          More frag

          WEPMoredata

          Powermgt

          Retry RsvdProtocolversion

          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

          hub or switch

          AP 2

          AP 1

          H1 BBS 2

          BBS 1

          80211 movilidad dentro de la misma subred

          router H1 permanece en la

          misma subred IP dir IP se mantiene igual

          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

          Mradius ofcoverage

          S

          SS

          P

          P

          P

          P

          M

          S

          Master device

          Slave device

          Parked device (inactive)P

          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

          (mouse keyboard headphones)

          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

          Maestro concede permiso

          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

          caracteriacutesticas CDMA

          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

          GSM)

          Movilidad 65 Principios

          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

          66 IP moacutevil 67 Manejo de

          movilidad en redes celulares

          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

          69 Resumen

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

          Mobile Switching

          Center

          Public telephonenetwork andInternet

          Mobile Switching

          Center

          Componentes de arquitectura de red Celular

          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

          MSC

          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

          celdas

          Red cableada

          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

          Redes Celulares El primer salto

          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

          CDMA code division multiple access

          frequencybands

          time slots

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

          Estaacutendar Celulares resumen breve

          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

          Chile)

          IS-95 CDMA code division multiple access

          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

          UMTS

          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

          mejorada Tasa de datos hasta 384K

          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

          Estaacutendar Celulares resumen breve

          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

          CDMA-2000

          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

          • Slide 1
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          • Direcciones MAC y ARP
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          • Direcciones LANs y ARP
          • ARP Address Resolution Protocol
          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
          • Ruteo a otra LAN
          • Slide 23
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          • Topologiacutea Estrella
          • Estructura de trama Ethernet
          • Estructura de Trama Ethernet
          • Ethernet usa CSMACD
          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
          • 10BaseT y 100BaseT
          • Hubs
          • Slide 34
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          • Switches
          • Reenviacuteo
          • Auto aprendizaje
          • Filtrado y re-enviacuteo
          • Ejemplo de Switches
          • Slide 41
          • Switch Aislamiento de traacutefico
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          • Switches accesos dedicados
          • Switches vs Routers
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            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-6

            Elementos de una red inalaacutembrica

            Infraestructurade red

            Enlaces wireless Tiacutepicamente usados para

            conectar moacutevil(es) a estacioacuten base

            Tambieacuten usados como enlaces principales (backbone)

            Protocolo de acceso muacuteltiple coordina acceso al enlace

            Variadas tasa distancias de transmisioacuten

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

            Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

            En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

            Elementos de una Red Inalaacutembrica

            Infraestructurade red

            Modo infraestructura Estacioacuten base

            conecta moacuteviles a la red cableada

            Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

            Elementos de una red inalaacutembrica

            Modo Ad hoc no hay estacioacuten

            base Nodos soacutelo pueden

            transmitir a otros dentro de su cobertura

            nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

            Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

            Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

            atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

            estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

            Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

            Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

            Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

            AB

            C

            Problema del terminal oculto

            B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

            no saben se su interferencia en B

            A B C

            Potencia de sentildeal A

            espacio

            Potencia de sentildeal C

            Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

            interfieren en B

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

            Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

            Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

            ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

            Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

            Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

            decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

            Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

            CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

            slot 1 slot 0

            d1 = -1

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            Zim= dicmd0 = 1

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            1 1 11

            1-1- 1- 1-

            slot 0channeloutput

            slot 1channeloutput

            channel output Zim

            Txcode

            databits

            slot 1 slot 0

            d1 = -1d0 = 1

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            1 1 1 1

            1- 1- 1- 1-

            1 1 11

            1-1- 1- 1-

            slot 0channeloutput

            slot 1channeloutputRx

            code

            receivedinput

            Di = Σ Zimcmm=1

            M

            M

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

            CDMA interferencia de dos-Txs

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

            caracteriacutesticas CDMA

            Pareacutentesis Revisioacuten 8023

            63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

            Movilidad 65 Principios

            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

            66 IP moacutevil 67 Manejo de

            movilidad en redes celulares

            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

            69 Resumen

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

            Pareacutentesis Revisioacuten 8023

            Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

            inalaacutembrica (capa 2)

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

            Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

            Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

            (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

            subnet)bull asignado por administrador de subnet

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

            Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

            Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

            Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

            Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

            direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

            bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

            Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

            Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

            = adaptador

            1A-2F-BB-76-09-AD

            58-23-D7-FA-20-B0

            0C-C4-11-6F-E3-98

            71-65-F7-2B-08-53

            LAN(cableada o inalaacutembrica)

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

            ARP Address Resolution Protocol

            Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

            Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

            lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

            tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

            Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

            Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

            1A-2F-BB-76-09-AD

            58-23-D7-FA-20-B0

            0C-C4-11-6F-E3-98

            71-65-F7-2B-08-53

            LAN

            237196723

            237196778

            237196714

            237196788

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

            Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

            A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

            A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

            FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

            LAN reciben la consulta ARP

            B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

            La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

            A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

            a menos que sea refrescada

            ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

            tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

            Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

            viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

            B

            En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

            A

            RB

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

            A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

            111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

            datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

            B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

            A

            RB

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

            Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

            La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

            LAN

            Router

            Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

            A

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

            Capa Enlace de Datos

            51 Introduccioacuten y servicios

            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

            54 Direccionamiento de capa enlace

            55 Ethernet

            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

            ATM y MPLS

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

            Topologiacutea Estrella

            En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

            extincioacuten) o switch

            hub oswitch

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

            Estructura de trama Ethernet

            El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

            protocolo de red) en la trama Ethernet

            Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

            con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

            receptor

            Dir MACs

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

            Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

            Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

            de otro modo el adaptador descarta la trama

            Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

            CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

            Ethernet usa CSMACD

            No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

            portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

            Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

            Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

            Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

            datagrama de la capa de red y crea la trama

            2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

            3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

            4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

            5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

            CSMACD de Ethernet (maacutes)

            Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

            Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

            Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

            intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

            mayor

            Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

            Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

            Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

            La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

            10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

            ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

            100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

            Par trenzado

            hub

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

            Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

            fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

            TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

            la colisioacuten

            Par trenzado

            hub

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

            Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

            Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

            Capa Enlace de Datos

            51 Introduccioacuten y servicios

            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

            54 Direccionamiento de capa enlace

            55 Ethernet

            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

            ATM y MPLS

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

            Switches

            Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

            selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

            Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

            Transparente Hosts no notan la presencia de switches

            Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

            Reenviacuteo

            bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

            hub

            hubhub

            switch1

            2 3

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

            Auto aprendizaje

            Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

            (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

            Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

            localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

            Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

            then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

            then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

            Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

            Ejemplo de Switches

            Supongamos que C enviacutea una trama a D

            El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

            la trama a interfaces 2 y 3

            La trama es recibida por D

            hub

            hub hub

            switch

            A

            B CD

            EF

            G H

            I

            Direccioacuten interfaz

            ABEGC

            11231

            12 3

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

            Ejemplo de Switches

            Supongamos que D responde a C con otra trama

            El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

            la trama soacutelo por interfaz 1

            La trama es recibida por C

            hub

            hub hub

            switch

            A

            B CD

            EF

            G H

            I

            direccioacuten interfaz

            ABEGCD

            112312

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

            Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

            LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

            El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

            re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

            separados

            hub hub hub

            switch

            Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

            Dominio de colisioacuten

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

            Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

            Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

            Switches accesos dedicados Switch con muchas

            interfaces Cada host tiene conexioacuten

            directa al switch No hay colisiones full

            duplex

            Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

            switch

            A

            Arsquo

            B

            Brsquo

            C

            Crsquo

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

            Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

            enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

            encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

            Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

            Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

            Fin del pareacutentesis 8023

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

            hasta 11 Mbps Direct sequence

            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

            Ampliamente difundido usando estaciones bases

            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

            80211 Arquitectura LAN

            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

            point (AP) Basic Service Set (BSS)

            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

            BSS 1

            BSS 2

            Internet

            hub switcho routerAP

            AP

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

            vecino

            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

            AP

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

            AB

            CA B C

            Arsquos signalstrength

            space

            Crsquos signalstrength

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

            backoff aleatorio repite 2

            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

            sender receiver

            DIFS

            data

            SIFS

            ACK

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

            Abolicioacuten de colisiones (cont)

            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

            APA B

            time

            RTS(A)RTS(B)

            RTS(A)

            CTS(A) CTS(A)

            DATA (A)

            ACK(A) ACK(A)

            reservation collision

            Pospone tx

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

            framecontrol

            durationaddress

            1address

            2address

            4address

            3payload CRC

            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

            seqcontrol

            Trama 80211 direccionamiento

            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

            Internetrouter

            AP

            H1 R1

            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

            address 1 address 2 address 3

            Trama 80211

            R1 MAC addr H1 MAC addr

            dest address source address

            Trama 8023

            Trama 80211 direccionamiento

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

            framecontrol

            durationaddress

            1address

            2address

            4address

            3payload CRC

            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

            seqcontrol

            TypeFromAP

            SubtypeToAP

            More frag

            WEPMoredata

            Powermgt

            Retry RsvdProtocolversion

            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

            hub or switch

            AP 2

            AP 1

            H1 BBS 2

            BBS 1

            80211 movilidad dentro de la misma subred

            router H1 permanece en la

            misma subred IP dir IP se mantiene igual

            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

            Mradius ofcoverage

            S

            SS

            P

            P

            P

            P

            M

            S

            Master device

            Slave device

            Parked device (inactive)P

            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

            (mouse keyboard headphones)

            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

            Maestro concede permiso

            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

            caracteriacutesticas CDMA

            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

            GSM)

            Movilidad 65 Principios

            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

            66 IP moacutevil 67 Manejo de

            movilidad en redes celulares

            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

            69 Resumen

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

            Mobile Switching

            Center

            Public telephonenetwork andInternet

            Mobile Switching

            Center

            Componentes de arquitectura de red Celular

            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

            MSC

            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

            celdas

            Red cableada

            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

            Redes Celulares El primer salto

            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

            CDMA code division multiple access

            frequencybands

            time slots

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

            Estaacutendar Celulares resumen breve

            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

            Chile)

            IS-95 CDMA code division multiple access

            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

            UMTS

            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

            mejorada Tasa de datos hasta 384K

            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

            Estaacutendar Celulares resumen breve

            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

            CDMA-2000

            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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            • Direcciones MAC y ARP
            • Slide 18
            • Direcciones LANs y ARP
            • ARP Address Resolution Protocol
            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
            • Ruteo a otra LAN
            • Slide 23
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            • Topologiacutea Estrella
            • Estructura de trama Ethernet
            • Estructura de Trama Ethernet
            • Ethernet usa CSMACD
            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
            • 10BaseT y 100BaseT
            • Hubs
            • Slide 34
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            • Switches
            • Reenviacuteo
            • Auto aprendizaje
            • Filtrado y re-enviacuteo
            • Ejemplo de Switches
            • Slide 41
            • Switch Aislamiento de traacutefico
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            • Switches accesos dedicados
            • Switches vs Routers
            • Slide 46
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              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-7

              Caracteriacutesticas de estaacutendares de enlaces inalaacutembricos

              En ELO con plan de 10K$mes hemos medido80Kbps y 100 Kbps de subida con EDGE y HSDPA respectivamente

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

              Elementos de una Red Inalaacutembrica

              Infraestructurade red

              Modo infraestructura Estacioacuten base

              conecta moacuteviles a la red cableada

              Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

              Elementos de una red inalaacutembrica

              Modo Ad hoc no hay estacioacuten

              base Nodos soacutelo pueden

              transmitir a otros dentro de su cobertura

              nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

              Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

              Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

              atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

              estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

              Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

              Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

              Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

              AB

              C

              Problema del terminal oculto

              B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

              no saben se su interferencia en B

              A B C

              Potencia de sentildeal A

              espacio

              Potencia de sentildeal C

              Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

              interfieren en B

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

              Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

              Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

              ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

              Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

              Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

              decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

              Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

              CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

              slot 1 slot 0

              d1 = -1

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              Zim= dicmd0 = 1

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              1 1 11

              1-1- 1- 1-

              slot 0channeloutput

              slot 1channeloutput

              channel output Zim

              Txcode

              databits

              slot 1 slot 0

              d1 = -1d0 = 1

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              1 1 1 1

              1- 1- 1- 1-

              1 1 11

              1-1- 1- 1-

              slot 0channeloutput

              slot 1channeloutputRx

              code

              receivedinput

              Di = Σ Zimcmm=1

              M

              M

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

              CDMA interferencia de dos-Txs

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

              caracteriacutesticas CDMA

              Pareacutentesis Revisioacuten 8023

              63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

              Movilidad 65 Principios

              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

              66 IP moacutevil 67 Manejo de

              movilidad en redes celulares

              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

              69 Resumen

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

              Pareacutentesis Revisioacuten 8023

              Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

              inalaacutembrica (capa 2)

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

              Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

              Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

              (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

              subnet)bull asignado por administrador de subnet

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

              Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

              Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

              Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

              Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

              direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

              bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

              Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

              Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

              = adaptador

              1A-2F-BB-76-09-AD

              58-23-D7-FA-20-B0

              0C-C4-11-6F-E3-98

              71-65-F7-2B-08-53

              LAN(cableada o inalaacutembrica)

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

              ARP Address Resolution Protocol

              Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

              Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

              lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

              tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

              Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

              Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

              1A-2F-BB-76-09-AD

              58-23-D7-FA-20-B0

              0C-C4-11-6F-E3-98

              71-65-F7-2B-08-53

              LAN

              237196723

              237196778

              237196714

              237196788

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

              Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

              A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

              A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

              FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

              LAN reciben la consulta ARP

              B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

              La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

              A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

              a menos que sea refrescada

              ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

              tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

              Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

              viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

              B

              En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

              A

              RB

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

              A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

              111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

              datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

              B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

              A

              RB

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

              Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

              La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

              LAN

              Router

              Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

              A

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

              Capa Enlace de Datos

              51 Introduccioacuten y servicios

              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

              54 Direccionamiento de capa enlace

              55 Ethernet

              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

              ATM y MPLS

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

              Topologiacutea Estrella

              En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

              extincioacuten) o switch

              hub oswitch

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

              Estructura de trama Ethernet

              El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

              protocolo de red) en la trama Ethernet

              Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

              con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

              receptor

              Dir MACs

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

              Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

              Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

              de otro modo el adaptador descarta la trama

              Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

              CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

              Ethernet usa CSMACD

              No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

              portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

              Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

              Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

              Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

              datagrama de la capa de red y crea la trama

              2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

              3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

              4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

              5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

              CSMACD de Ethernet (maacutes)

              Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

              Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

              Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

              intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

              mayor

              Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

              Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

              Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

              La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

              10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

              ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

              100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

              Par trenzado

              hub

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

              Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

              fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

              TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

              la colisioacuten

              Par trenzado

              hub

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

              Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

              Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

              Capa Enlace de Datos

              51 Introduccioacuten y servicios

              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

              54 Direccionamiento de capa enlace

              55 Ethernet

              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

              ATM y MPLS

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

              Switches

              Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

              selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

              Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

              Transparente Hosts no notan la presencia de switches

              Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

              Reenviacuteo

              bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

              hub

              hubhub

              switch1

              2 3

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

              Auto aprendizaje

              Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

              (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

              Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

              localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

              Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

              then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

              then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

              Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

              Ejemplo de Switches

              Supongamos que C enviacutea una trama a D

              El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

              la trama a interfaces 2 y 3

              La trama es recibida por D

              hub

              hub hub

              switch

              A

              B CD

              EF

              G H

              I

              Direccioacuten interfaz

              ABEGC

              11231

              12 3

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

              Ejemplo de Switches

              Supongamos que D responde a C con otra trama

              El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

              la trama soacutelo por interfaz 1

              La trama es recibida por C

              hub

              hub hub

              switch

              A

              B CD

              EF

              G H

              I

              direccioacuten interfaz

              ABEGCD

              112312

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

              Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

              LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

              El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

              re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

              separados

              hub hub hub

              switch

              Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

              Dominio de colisioacuten

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

              Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

              Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

              Switches accesos dedicados Switch con muchas

              interfaces Cada host tiene conexioacuten

              directa al switch No hay colisiones full

              duplex

              Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

              switch

              A

              Arsquo

              B

              Brsquo

              C

              Crsquo

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

              Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

              enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

              encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

              Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

              Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

              Fin del pareacutentesis 8023

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

              hasta 11 Mbps Direct sequence

              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

              Ampliamente difundido usando estaciones bases

              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

              80211 Arquitectura LAN

              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

              point (AP) Basic Service Set (BSS)

              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

              BSS 1

              BSS 2

              Internet

              hub switcho routerAP

              AP

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

              vecino

              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

              AP

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

              AB

              CA B C

              Arsquos signalstrength

              space

              Crsquos signalstrength

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

              backoff aleatorio repite 2

              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

              sender receiver

              DIFS

              data

              SIFS

              ACK

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

              Abolicioacuten de colisiones (cont)

              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

              APA B

              time

              RTS(A)RTS(B)

              RTS(A)

              CTS(A) CTS(A)

              DATA (A)

              ACK(A) ACK(A)

              reservation collision

              Pospone tx

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

              framecontrol

              durationaddress

              1address

              2address

              4address

              3payload CRC

              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

              seqcontrol

              Trama 80211 direccionamiento

              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

              Internetrouter

              AP

              H1 R1

              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

              address 1 address 2 address 3

              Trama 80211

              R1 MAC addr H1 MAC addr

              dest address source address

              Trama 8023

              Trama 80211 direccionamiento

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

              framecontrol

              durationaddress

              1address

              2address

              4address

              3payload CRC

              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

              seqcontrol

              TypeFromAP

              SubtypeToAP

              More frag

              WEPMoredata

              Powermgt

              Retry RsvdProtocolversion

              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

              hub or switch

              AP 2

              AP 1

              H1 BBS 2

              BBS 1

              80211 movilidad dentro de la misma subred

              router H1 permanece en la

              misma subred IP dir IP se mantiene igual

              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

              Mradius ofcoverage

              S

              SS

              P

              P

              P

              P

              M

              S

              Master device

              Slave device

              Parked device (inactive)P

              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

              (mouse keyboard headphones)

              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

              Maestro concede permiso

              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

              caracteriacutesticas CDMA

              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

              GSM)

              Movilidad 65 Principios

              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

              66 IP moacutevil 67 Manejo de

              movilidad en redes celulares

              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

              69 Resumen

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

              Mobile Switching

              Center

              Public telephonenetwork andInternet

              Mobile Switching

              Center

              Componentes de arquitectura de red Celular

              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

              MSC

              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

              celdas

              Red cableada

              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

              Redes Celulares El primer salto

              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

              CDMA code division multiple access

              frequencybands

              time slots

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

              Estaacutendar Celulares resumen breve

              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

              Chile)

              IS-95 CDMA code division multiple access

              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

              UMTS

              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

              mejorada Tasa de datos hasta 384K

              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

              Estaacutendar Celulares resumen breve

              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

              CDMA-2000

              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

              • Slide 1
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              • Direcciones MAC y ARP
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              • Direcciones LANs y ARP
              • ARP Address Resolution Protocol
              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
              • Ruteo a otra LAN
              • Slide 23
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              • Topologiacutea Estrella
              • Estructura de trama Ethernet
              • Estructura de Trama Ethernet
              • Ethernet usa CSMACD
              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
              • 10BaseT y 100BaseT
              • Hubs
              • Slide 34
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              • Switches
              • Reenviacuteo
              • Auto aprendizaje
              • Filtrado y re-enviacuteo
              • Ejemplo de Switches
              • Slide 41
              • Switch Aislamiento de traacutefico
              • Slide 43
              • Switches accesos dedicados
              • Switches vs Routers
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                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-8

                Elementos de una Red Inalaacutembrica

                Infraestructurade red

                Modo infraestructura Estacioacuten base

                conecta moacuteviles a la red cableada

                Handoff o handover moacutevil cambia de estacioacuten base que provee conectividad

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

                Elementos de una red inalaacutembrica

                Modo Ad hoc no hay estacioacuten

                base Nodos soacutelo pueden

                transmitir a otros dentro de su cobertura

                nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

                Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

                Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

                atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

                estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

                Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

                Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

                Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

                AB

                C

                Problema del terminal oculto

                B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

                no saben se su interferencia en B

                A B C

                Potencia de sentildeal A

                espacio

                Potencia de sentildeal C

                Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

                interfieren en B

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

                Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

                Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

                ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

                Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

                Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

                decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

                Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                slot 1 slot 0

                d1 = -1

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                Zim= dicmd0 = 1

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                1 1 11

                1-1- 1- 1-

                slot 0channeloutput

                slot 1channeloutput

                channel output Zim

                Txcode

                databits

                slot 1 slot 0

                d1 = -1d0 = 1

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                1 1 1 1

                1- 1- 1- 1-

                1 1 11

                1-1- 1- 1-

                slot 0channeloutput

                slot 1channeloutputRx

                code

                receivedinput

                Di = Σ Zimcmm=1

                M

                M

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                CDMA interferencia de dos-Txs

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                caracteriacutesticas CDMA

                Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                Movilidad 65 Principios

                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                movilidad en redes celulares

                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                69 Resumen

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                inalaacutembrica (capa 2)

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                subnet)bull asignado por administrador de subnet

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                = adaptador

                1A-2F-BB-76-09-AD

                58-23-D7-FA-20-B0

                0C-C4-11-6F-E3-98

                71-65-F7-2B-08-53

                LAN(cableada o inalaacutembrica)

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                ARP Address Resolution Protocol

                Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                1A-2F-BB-76-09-AD

                58-23-D7-FA-20-B0

                0C-C4-11-6F-E3-98

                71-65-F7-2B-08-53

                LAN

                237196723

                237196778

                237196714

                237196788

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                LAN reciben la consulta ARP

                B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                a menos que sea refrescada

                ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                B

                En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                A

                RB

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                A

                RB

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                LAN

                Router

                Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                A

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                Capa Enlace de Datos

                51 Introduccioacuten y servicios

                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                54 Direccionamiento de capa enlace

                55 Ethernet

                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                ATM y MPLS

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                Topologiacutea Estrella

                En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                extincioacuten) o switch

                hub oswitch

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                Estructura de trama Ethernet

                El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                protocolo de red) en la trama Ethernet

                Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                receptor

                Dir MACs

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                de otro modo el adaptador descarta la trama

                Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                Ethernet usa CSMACD

                No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                datagrama de la capa de red y crea la trama

                2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                CSMACD de Ethernet (maacutes)

                Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                mayor

                Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                Par trenzado

                hub

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                la colisioacuten

                Par trenzado

                hub

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                Capa Enlace de Datos

                51 Introduccioacuten y servicios

                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                54 Direccionamiento de capa enlace

                55 Ethernet

                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                ATM y MPLS

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                Switches

                Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                Reenviacuteo

                bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                hub

                hubhub

                switch1

                2 3

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                Auto aprendizaje

                Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                Ejemplo de Switches

                Supongamos que C enviacutea una trama a D

                El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                la trama a interfaces 2 y 3

                La trama es recibida por D

                hub

                hub hub

                switch

                A

                B CD

                EF

                G H

                I

                Direccioacuten interfaz

                ABEGC

                11231

                12 3

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                Ejemplo de Switches

                Supongamos que D responde a C con otra trama

                El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                la trama soacutelo por interfaz 1

                La trama es recibida por C

                hub

                hub hub

                switch

                A

                B CD

                EF

                G H

                I

                direccioacuten interfaz

                ABEGCD

                112312

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                separados

                hub hub hub

                switch

                Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                Dominio de colisioacuten

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                Switches accesos dedicados Switch con muchas

                interfaces Cada host tiene conexioacuten

                directa al switch No hay colisiones full

                duplex

                Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                switch

                A

                Arsquo

                B

                Brsquo

                C

                Crsquo

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                Fin del pareacutentesis 8023

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                hasta 11 Mbps Direct sequence

                spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                Ampliamente difundido usando estaciones bases

                80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                80211 Arquitectura LAN

                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                BSS 1

                BSS 2

                Internet

                hub switcho routerAP

                AP

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                vecino

                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                AP

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                AB

                CA B C

                Arsquos signalstrength

                space

                Crsquos signalstrength

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                backoff aleatorio repite 2

                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                sender receiver

                DIFS

                data

                SIFS

                ACK

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                APA B

                time

                RTS(A)RTS(B)

                RTS(A)

                CTS(A) CTS(A)

                DATA (A)

                ACK(A) ACK(A)

                reservation collision

                Pospone tx

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                framecontrol

                durationaddress

                1address

                2address

                4address

                3payload CRC

                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                seqcontrol

                Trama 80211 direccionamiento

                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                Internetrouter

                AP

                H1 R1

                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                address 1 address 2 address 3

                Trama 80211

                R1 MAC addr H1 MAC addr

                dest address source address

                Trama 8023

                Trama 80211 direccionamiento

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                framecontrol

                durationaddress

                1address

                2address

                4address

                3payload CRC

                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                seqcontrol

                TypeFromAP

                SubtypeToAP

                More frag

                WEPMoredata

                Powermgt

                Retry RsvdProtocolversion

                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                hub or switch

                AP 2

                AP 1

                H1 BBS 2

                BBS 1

                80211 movilidad dentro de la misma subred

                router H1 permanece en la

                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                Mradius ofcoverage

                S

                SS

                P

                P

                P

                P

                M

                S

                Master device

                Slave device

                Parked device (inactive)P

                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                (mouse keyboard headphones)

                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                Maestro concede permiso

                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                caracteriacutesticas CDMA

                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                GSM)

                Movilidad 65 Principios

                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                movilidad en redes celulares

                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                69 Resumen

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                Mobile Switching

                Center

                Public telephonenetwork andInternet

                Mobile Switching

                Center

                Componentes de arquitectura de red Celular

                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                MSC

                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                celdas

                Red cableada

                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                Redes Celulares El primer salto

                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                CDMA code division multiple access

                frequencybands

                time slots

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                Estaacutendar Celulares resumen breve

                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                Chile)

                IS-95 CDMA code division multiple access

                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                UMTS

                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                Estaacutendar Celulares resumen breve

                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                CDMA-2000

                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                • Direcciones MAC y ARP
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                • Direcciones LANs y ARP
                • ARP Address Resolution Protocol
                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                • Ruteo a otra LAN
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                • Topologiacutea Estrella
                • Estructura de trama Ethernet
                • Estructura de Trama Ethernet
                • Ethernet usa CSMACD
                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                • 10BaseT y 100BaseT
                • Hubs
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                • Switches
                • Reenviacuteo
                • Auto aprendizaje
                • Filtrado y re-enviacuteo
                • Ejemplo de Switches
                • Slide 41
                • Switch Aislamiento de traacutefico
                • Slide 43
                • Switches accesos dedicados
                • Switches vs Routers
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                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-9

                  Elementos de una red inalaacutembrica

                  Modo Ad hoc no hay estacioacuten

                  base Nodos soacutelo pueden

                  transmitir a otros dentro de su cobertura

                  nodos se organizan entre ellos en red proveen servicios de ruteo asignacioacuten de direcciones entre ellos

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

                  Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

                  Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

                  atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

                  estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

                  Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

                  Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

                  Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

                  AB

                  C

                  Problema del terminal oculto

                  B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

                  no saben se su interferencia en B

                  A B C

                  Potencia de sentildeal A

                  espacio

                  Potencia de sentildeal C

                  Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

                  interfieren en B

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

                  Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

                  Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

                  ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

                  Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

                  Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

                  decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

                  Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                  CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                  slot 1 slot 0

                  d1 = -1

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  Zim= dicmd0 = 1

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  1 1 11

                  1-1- 1- 1-

                  slot 0channeloutput

                  slot 1channeloutput

                  channel output Zim

                  Txcode

                  databits

                  slot 1 slot 0

                  d1 = -1d0 = 1

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  1 1 1 1

                  1- 1- 1- 1-

                  1 1 11

                  1-1- 1- 1-

                  slot 0channeloutput

                  slot 1channeloutputRx

                  code

                  receivedinput

                  Di = Σ Zimcmm=1

                  M

                  M

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                  CDMA interferencia de dos-Txs

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                  caracteriacutesticas CDMA

                  Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                  63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                  Movilidad 65 Principios

                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                  movilidad en redes celulares

                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                  69 Resumen

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                  Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                  Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                  inalaacutembrica (capa 2)

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                  Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                  Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                  (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                  subnet)bull asignado por administrador de subnet

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                  Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                  Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                  Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                  Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                  direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                  bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                  Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                  Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                  = adaptador

                  1A-2F-BB-76-09-AD

                  58-23-D7-FA-20-B0

                  0C-C4-11-6F-E3-98

                  71-65-F7-2B-08-53

                  LAN(cableada o inalaacutembrica)

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                  ARP Address Resolution Protocol

                  Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                  Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                  lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                  tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                  Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                  Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                  1A-2F-BB-76-09-AD

                  58-23-D7-FA-20-B0

                  0C-C4-11-6F-E3-98

                  71-65-F7-2B-08-53

                  LAN

                  237196723

                  237196778

                  237196714

                  237196788

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                  Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                  A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                  A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                  FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                  LAN reciben la consulta ARP

                  B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                  La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                  A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                  a menos que sea refrescada

                  ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                  tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                  Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                  viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                  B

                  En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                  A

                  RB

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                  A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                  111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                  datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                  B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                  A

                  RB

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                  Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                  La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                  LAN

                  Router

                  Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                  A

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                  Capa Enlace de Datos

                  51 Introduccioacuten y servicios

                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                  54 Direccionamiento de capa enlace

                  55 Ethernet

                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                  ATM y MPLS

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                  Topologiacutea Estrella

                  En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                  extincioacuten) o switch

                  hub oswitch

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                  Estructura de trama Ethernet

                  El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                  protocolo de red) en la trama Ethernet

                  Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                  con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                  receptor

                  Dir MACs

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                  Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                  Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                  de otro modo el adaptador descarta la trama

                  Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                  CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                  Ethernet usa CSMACD

                  No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                  portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                  Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                  Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                  Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                  datagrama de la capa de red y crea la trama

                  2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                  3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                  4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                  5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                  CSMACD de Ethernet (maacutes)

                  Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                  Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                  Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                  intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                  mayor

                  Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                  Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                  Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                  La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                  10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                  ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                  100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                  Par trenzado

                  hub

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                  Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                  fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                  TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                  la colisioacuten

                  Par trenzado

                  hub

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                  Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                  Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                  Capa Enlace de Datos

                  51 Introduccioacuten y servicios

                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                  54 Direccionamiento de capa enlace

                  55 Ethernet

                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                  ATM y MPLS

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                  Switches

                  Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                  selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                  Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                  Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                  Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                  Reenviacuteo

                  bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                  hub

                  hubhub

                  switch1

                  2 3

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                  Auto aprendizaje

                  Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                  (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                  Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                  localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                  Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                  then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                  then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                  Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                  Ejemplo de Switches

                  Supongamos que C enviacutea una trama a D

                  El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                  la trama a interfaces 2 y 3

                  La trama es recibida por D

                  hub

                  hub hub

                  switch

                  A

                  B CD

                  EF

                  G H

                  I

                  Direccioacuten interfaz

                  ABEGC

                  11231

                  12 3

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                  Ejemplo de Switches

                  Supongamos que D responde a C con otra trama

                  El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                  la trama soacutelo por interfaz 1

                  La trama es recibida por C

                  hub

                  hub hub

                  switch

                  A

                  B CD

                  EF

                  G H

                  I

                  direccioacuten interfaz

                  ABEGCD

                  112312

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                  Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                  LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                  El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                  re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                  separados

                  hub hub hub

                  switch

                  Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                  Dominio de colisioacuten

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                  Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                  Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                  Switches accesos dedicados Switch con muchas

                  interfaces Cada host tiene conexioacuten

                  directa al switch No hay colisiones full

                  duplex

                  Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                  switch

                  A

                  Arsquo

                  B

                  Brsquo

                  C

                  Crsquo

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                  Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                  enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                  encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                  Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                  Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                  Fin del pareacutentesis 8023

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                  IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                  24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                  hasta 11 Mbps Direct sequence

                  spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                  bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                  Ampliamente difundido usando estaciones bases

                  80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                  80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                  Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                  Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                  80211 Arquitectura LAN

                  Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                  point (AP) Basic Service Set (BSS)

                  (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                  Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                  BSS 1

                  BSS 2

                  Internet

                  hub switcho routerAP

                  AP

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                  vecino

                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                  AP

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                  AB

                  CA B C

                  Arsquos signalstrength

                  space

                  Crsquos signalstrength

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                  backoff aleatorio repite 2

                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                  sender receiver

                  DIFS

                  data

                  SIFS

                  ACK

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                  APA B

                  time

                  RTS(A)RTS(B)

                  RTS(A)

                  CTS(A) CTS(A)

                  DATA (A)

                  ACK(A) ACK(A)

                  reservation collision

                  Pospone tx

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                  framecontrol

                  durationaddress

                  1address

                  2address

                  4address

                  3payload CRC

                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                  seqcontrol

                  Trama 80211 direccionamiento

                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                  Internetrouter

                  AP

                  H1 R1

                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                  address 1 address 2 address 3

                  Trama 80211

                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                  dest address source address

                  Trama 8023

                  Trama 80211 direccionamiento

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                  framecontrol

                  durationaddress

                  1address

                  2address

                  4address

                  3payload CRC

                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                  seqcontrol

                  TypeFromAP

                  SubtypeToAP

                  More frag

                  WEPMoredata

                  Powermgt

                  Retry RsvdProtocolversion

                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                  hub or switch

                  AP 2

                  AP 1

                  H1 BBS 2

                  BBS 1

                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                  router H1 permanece en la

                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                  Mradius ofcoverage

                  S

                  SS

                  P

                  P

                  P

                  P

                  M

                  S

                  Master device

                  Slave device

                  Parked device (inactive)P

                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                  (mouse keyboard headphones)

                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                  Maestro concede permiso

                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                  caracteriacutesticas CDMA

                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                  GSM)

                  Movilidad 65 Principios

                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                  movilidad en redes celulares

                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                  69 Resumen

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                  Mobile Switching

                  Center

                  Public telephonenetwork andInternet

                  Mobile Switching

                  Center

                  Componentes de arquitectura de red Celular

                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                  MSC

                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                  celdas

                  Red cableada

                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                  Redes Celulares El primer salto

                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                  CDMA code division multiple access

                  frequencybands

                  time slots

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                  Chile)

                  IS-95 CDMA code division multiple access

                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                  UMTS

                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                  CDMA-2000

                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                  • Slide 1
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                  • Direcciones MAC y ARP
                  • Slide 18
                  • Direcciones LANs y ARP
                  • ARP Address Resolution Protocol
                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                  • Ruteo a otra LAN
                  • Slide 23
                  • Slide 24
                  • Slide 25
                  • Topologiacutea Estrella
                  • Estructura de trama Ethernet
                  • Estructura de Trama Ethernet
                  • Ethernet usa CSMACD
                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                  • 10BaseT y 100BaseT
                  • Hubs
                  • Slide 34
                  • Slide 35
                  • Switches
                  • Reenviacuteo
                  • Auto aprendizaje
                  • Filtrado y re-enviacuteo
                  • Ejemplo de Switches
                  • Slide 41
                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                  • Slide 43
                  • Switches accesos dedicados
                  • Switches vs Routers
                  • Slide 46
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                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-10

                    Caracteriacutesticas de los enlaces inalaacutembricos

                    Diferencias con enlaces cableados hellip Potencia de la sentildeal reducida sentildeales de radio se

                    atenuacutean al propagarse (peacuterdidas de enlace) interferencia de otras fuentes frecuencias

                    estaacutendares de redes wireless (eg 24 GHz) compartidas con otros dispositivos (eg teleacutefonos) otros como motores interfieren tambieacuten

                    Propagacioacuten multitrayectoria sentildeal de radio se refleja en objetos y tierra llega a destino con diferencias de tiempo

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

                    Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

                    Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

                    AB

                    C

                    Problema del terminal oculto

                    B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

                    no saben se su interferencia en B

                    A B C

                    Potencia de sentildeal A

                    espacio

                    Potencia de sentildeal C

                    Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

                    interfieren en B

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

                    Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

                    Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

                    ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

                    Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

                    Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

                    decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

                    Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                    CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                    slot 1 slot 0

                    d1 = -1

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    Zim= dicmd0 = 1

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    1 1 11

                    1-1- 1- 1-

                    slot 0channeloutput

                    slot 1channeloutput

                    channel output Zim

                    Txcode

                    databits

                    slot 1 slot 0

                    d1 = -1d0 = 1

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    1 1 1 1

                    1- 1- 1- 1-

                    1 1 11

                    1-1- 1- 1-

                    slot 0channeloutput

                    slot 1channeloutputRx

                    code

                    receivedinput

                    Di = Σ Zimcmm=1

                    M

                    M

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                    CDMA interferencia de dos-Txs

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                    caracteriacutesticas CDMA

                    Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                    63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                    Movilidad 65 Principios

                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                    movilidad en redes celulares

                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                    69 Resumen

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                    Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                    Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                    inalaacutembrica (capa 2)

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                    Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                    Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                    (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                    subnet)bull asignado por administrador de subnet

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                    Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                    Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                    Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                    Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                    direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                    bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                    Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                    Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                    = adaptador

                    1A-2F-BB-76-09-AD

                    58-23-D7-FA-20-B0

                    0C-C4-11-6F-E3-98

                    71-65-F7-2B-08-53

                    LAN(cableada o inalaacutembrica)

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                    ARP Address Resolution Protocol

                    Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                    Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                    lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                    tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                    Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                    Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                    1A-2F-BB-76-09-AD

                    58-23-D7-FA-20-B0

                    0C-C4-11-6F-E3-98

                    71-65-F7-2B-08-53

                    LAN

                    237196723

                    237196778

                    237196714

                    237196788

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                    Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                    A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                    A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                    FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                    LAN reciben la consulta ARP

                    B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                    La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                    A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                    a menos que sea refrescada

                    ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                    tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                    Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                    viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                    B

                    En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                    A

                    RB

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                    A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                    111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                    datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                    B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                    A

                    RB

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                    Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                    La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                    LAN

                    Router

                    Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                    A

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                    Capa Enlace de Datos

                    51 Introduccioacuten y servicios

                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                    54 Direccionamiento de capa enlace

                    55 Ethernet

                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                    ATM y MPLS

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                    Topologiacutea Estrella

                    En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                    extincioacuten) o switch

                    hub oswitch

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                    Estructura de trama Ethernet

                    El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                    protocolo de red) en la trama Ethernet

                    Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                    con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                    receptor

                    Dir MACs

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                    Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                    Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                    de otro modo el adaptador descarta la trama

                    Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                    CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                    Ethernet usa CSMACD

                    No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                    portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                    Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                    Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                    Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                    datagrama de la capa de red y crea la trama

                    2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                    3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                    4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                    5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                    CSMACD de Ethernet (maacutes)

                    Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                    Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                    Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                    intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                    mayor

                    Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                    Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                    Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                    La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                    10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                    ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                    100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                    Par trenzado

                    hub

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                    Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                    fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                    TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                    la colisioacuten

                    Par trenzado

                    hub

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                    Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                    Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                    Capa Enlace de Datos

                    51 Introduccioacuten y servicios

                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                    54 Direccionamiento de capa enlace

                    55 Ethernet

                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                    ATM y MPLS

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                    Switches

                    Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                    selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                    Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                    Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                    Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                    Reenviacuteo

                    bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                    hub

                    hubhub

                    switch1

                    2 3

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                    Auto aprendizaje

                    Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                    (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                    Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                    localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                    Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                    then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                    then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                    Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                    Ejemplo de Switches

                    Supongamos que C enviacutea una trama a D

                    El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                    la trama a interfaces 2 y 3

                    La trama es recibida por D

                    hub

                    hub hub

                    switch

                    A

                    B CD

                    EF

                    G H

                    I

                    Direccioacuten interfaz

                    ABEGC

                    11231

                    12 3

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                    Ejemplo de Switches

                    Supongamos que D responde a C con otra trama

                    El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                    la trama soacutelo por interfaz 1

                    La trama es recibida por C

                    hub

                    hub hub

                    switch

                    A

                    B CD

                    EF

                    G H

                    I

                    direccioacuten interfaz

                    ABEGCD

                    112312

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                    separados

                    hub hub hub

                    switch

                    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                    Dominio de colisioacuten

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                    Switches accesos dedicados Switch con muchas

                    interfaces Cada host tiene conexioacuten

                    directa al switch No hay colisiones full

                    duplex

                    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                    switch

                    A

                    Arsquo

                    B

                    Brsquo

                    C

                    Crsquo

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                    Fin del pareacutentesis 8023

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                    hasta 11 Mbps Direct sequence

                    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                    Ampliamente difundido usando estaciones bases

                    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                    80211 Arquitectura LAN

                    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                    point (AP) Basic Service Set (BSS)

                    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                    BSS 1

                    BSS 2

                    Internet

                    hub switcho routerAP

                    AP

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                    vecino

                    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                    AP

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                    AB

                    CA B C

                    Arsquos signalstrength

                    space

                    Crsquos signalstrength

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                    backoff aleatorio repite 2

                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                    sender receiver

                    DIFS

                    data

                    SIFS

                    ACK

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                    APA B

                    time

                    RTS(A)RTS(B)

                    RTS(A)

                    CTS(A) CTS(A)

                    DATA (A)

                    ACK(A) ACK(A)

                    reservation collision

                    Pospone tx

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                    framecontrol

                    durationaddress

                    1address

                    2address

                    4address

                    3payload CRC

                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                    seqcontrol

                    Trama 80211 direccionamiento

                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                    Internetrouter

                    AP

                    H1 R1

                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                    address 1 address 2 address 3

                    Trama 80211

                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                    dest address source address

                    Trama 8023

                    Trama 80211 direccionamiento

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                    framecontrol

                    durationaddress

                    1address

                    2address

                    4address

                    3payload CRC

                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                    seqcontrol

                    TypeFromAP

                    SubtypeToAP

                    More frag

                    WEPMoredata

                    Powermgt

                    Retry RsvdProtocolversion

                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                    hub or switch

                    AP 2

                    AP 1

                    H1 BBS 2

                    BBS 1

                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                    router H1 permanece en la

                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                    Mradius ofcoverage

                    S

                    SS

                    P

                    P

                    P

                    P

                    M

                    S

                    Master device

                    Slave device

                    Parked device (inactive)P

                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                    (mouse keyboard headphones)

                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                    Maestro concede permiso

                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                    caracteriacutesticas CDMA

                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                    GSM)

                    Movilidad 65 Principios

                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                    movilidad en redes celulares

                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                    69 Resumen

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                    Mobile Switching

                    Center

                    Public telephonenetwork andInternet

                    Mobile Switching

                    Center

                    Componentes de arquitectura de red Celular

                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                    MSC

                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                    celdas

                    Red cableada

                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                    Redes Celulares El primer salto

                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                    CDMA code division multiple access

                    frequencybands

                    time slots

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                    Chile)

                    IS-95 CDMA code division multiple access

                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                    UMTS

                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                    CDMA-2000

                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                    • Direcciones MAC y ARP
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                    • Direcciones LANs y ARP
                    • ARP Address Resolution Protocol
                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                    • Ruteo a otra LAN
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                    • Topologiacutea Estrella
                    • Estructura de trama Ethernet
                    • Estructura de Trama Ethernet
                    • Ethernet usa CSMACD
                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                    • 10BaseT y 100BaseT
                    • Hubs
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                    • Switches
                    • Reenviacuteo
                    • Auto aprendizaje
                    • Filtrado y re-enviacuteo
                    • Ejemplo de Switches
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                    • Switch Aislamiento de traacutefico
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                    • Switches accesos dedicados
                    • Switches vs Routers
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                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-11

                      Caracteriacutesticas de las redes Inalaacutembricas

                      Transmisores y receptores inalaacutembricos muacuteltiples crean problemas adicionales (ademaacutes de acceso muacuteltiple)

                      AB

                      C

                      Problema del terminal oculto

                      B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan A C

                      no saben se su interferencia en B

                      A B C

                      Potencia de sentildeal A

                      espacio

                      Potencia de sentildeal C

                      Decaimiento de sentildeal B A se escuchan B C se escuchan A C no se escuchan e

                      interfieren en B

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

                      Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

                      Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

                      ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

                      Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

                      Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

                      decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

                      Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                      CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                      slot 1 slot 0

                      d1 = -1

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      Zim= dicmd0 = 1

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      1 1 11

                      1-1- 1- 1-

                      slot 0channeloutput

                      slot 1channeloutput

                      channel output Zim

                      Txcode

                      databits

                      slot 1 slot 0

                      d1 = -1d0 = 1

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      1 1 1 1

                      1- 1- 1- 1-

                      1 1 11

                      1-1- 1- 1-

                      slot 0channeloutput

                      slot 1channeloutputRx

                      code

                      receivedinput

                      Di = Σ Zimcmm=1

                      M

                      M

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                      CDMA interferencia de dos-Txs

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                      caracteriacutesticas CDMA

                      Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                      63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                      Movilidad 65 Principios

                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                      movilidad en redes celulares

                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                      69 Resumen

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                      Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                      Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                      inalaacutembrica (capa 2)

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                      Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                      Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                      (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                      subnet)bull asignado por administrador de subnet

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                      Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                      Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                      Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                      Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                      direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                      bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                      Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                      Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                      = adaptador

                      1A-2F-BB-76-09-AD

                      58-23-D7-FA-20-B0

                      0C-C4-11-6F-E3-98

                      71-65-F7-2B-08-53

                      LAN(cableada o inalaacutembrica)

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                      ARP Address Resolution Protocol

                      Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                      Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                      lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                      tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                      Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                      Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                      1A-2F-BB-76-09-AD

                      58-23-D7-FA-20-B0

                      0C-C4-11-6F-E3-98

                      71-65-F7-2B-08-53

                      LAN

                      237196723

                      237196778

                      237196714

                      237196788

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                      Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                      A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                      A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                      FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                      LAN reciben la consulta ARP

                      B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                      La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                      A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                      a menos que sea refrescada

                      ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                      tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                      Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                      viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                      B

                      En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                      A

                      RB

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                      A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                      111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                      datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                      B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                      A

                      RB

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                      Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                      La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                      LAN

                      Router

                      Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                      A

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                      Capa Enlace de Datos

                      51 Introduccioacuten y servicios

                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                      54 Direccionamiento de capa enlace

                      55 Ethernet

                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                      ATM y MPLS

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                      Topologiacutea Estrella

                      En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                      extincioacuten) o switch

                      hub oswitch

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                      Estructura de trama Ethernet

                      El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                      protocolo de red) en la trama Ethernet

                      Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                      con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                      receptor

                      Dir MACs

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                      Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                      Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                      de otro modo el adaptador descarta la trama

                      Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                      CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                      Ethernet usa CSMACD

                      No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                      portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                      Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                      Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                      Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                      datagrama de la capa de red y crea la trama

                      2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                      3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                      4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                      5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                      CSMACD de Ethernet (maacutes)

                      Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                      Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                      Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                      intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                      mayor

                      Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                      Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                      Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                      La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                      10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                      ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                      100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                      Par trenzado

                      hub

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                      Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                      fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                      TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                      la colisioacuten

                      Par trenzado

                      hub

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                      Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                      Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                      Capa Enlace de Datos

                      51 Introduccioacuten y servicios

                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                      54 Direccionamiento de capa enlace

                      55 Ethernet

                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                      ATM y MPLS

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                      Switches

                      Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                      selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                      Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                      Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                      Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                      Reenviacuteo

                      bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                      hub

                      hubhub

                      switch1

                      2 3

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                      Auto aprendizaje

                      Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                      (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                      Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                      localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                      Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                      then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                      then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                      Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                      Ejemplo de Switches

                      Supongamos que C enviacutea una trama a D

                      El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                      la trama a interfaces 2 y 3

                      La trama es recibida por D

                      hub

                      hub hub

                      switch

                      A

                      B CD

                      EF

                      G H

                      I

                      Direccioacuten interfaz

                      ABEGC

                      11231

                      12 3

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                      Ejemplo de Switches

                      Supongamos que D responde a C con otra trama

                      El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                      la trama soacutelo por interfaz 1

                      La trama es recibida por C

                      hub

                      hub hub

                      switch

                      A

                      B CD

                      EF

                      G H

                      I

                      direccioacuten interfaz

                      ABEGCD

                      112312

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                      Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                      LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                      El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                      re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                      separados

                      hub hub hub

                      switch

                      Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                      Dominio de colisioacuten

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                      Switches accesos dedicados Switch con muchas

                      interfaces Cada host tiene conexioacuten

                      directa al switch No hay colisiones full

                      duplex

                      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                      switch

                      A

                      Arsquo

                      B

                      Brsquo

                      C

                      Crsquo

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                      Fin del pareacutentesis 8023

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                      hasta 11 Mbps Direct sequence

                      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                      Ampliamente difundido usando estaciones bases

                      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                      80211 Arquitectura LAN

                      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                      point (AP) Basic Service Set (BSS)

                      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                      BSS 1

                      BSS 2

                      Internet

                      hub switcho routerAP

                      AP

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                      vecino

                      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                      AP

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                      AB

                      CA B C

                      Arsquos signalstrength

                      space

                      Crsquos signalstrength

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                      backoff aleatorio repite 2

                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                      sender receiver

                      DIFS

                      data

                      SIFS

                      ACK

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                      APA B

                      time

                      RTS(A)RTS(B)

                      RTS(A)

                      CTS(A) CTS(A)

                      DATA (A)

                      ACK(A) ACK(A)

                      reservation collision

                      Pospone tx

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                      framecontrol

                      durationaddress

                      1address

                      2address

                      4address

                      3payload CRC

                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                      seqcontrol

                      Trama 80211 direccionamiento

                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                      Internetrouter

                      AP

                      H1 R1

                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                      address 1 address 2 address 3

                      Trama 80211

                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                      dest address source address

                      Trama 8023

                      Trama 80211 direccionamiento

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                      framecontrol

                      durationaddress

                      1address

                      2address

                      4address

                      3payload CRC

                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                      seqcontrol

                      TypeFromAP

                      SubtypeToAP

                      More frag

                      WEPMoredata

                      Powermgt

                      Retry RsvdProtocolversion

                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                      hub or switch

                      AP 2

                      AP 1

                      H1 BBS 2

                      BBS 1

                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                      router H1 permanece en la

                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                      Mradius ofcoverage

                      S

                      SS

                      P

                      P

                      P

                      P

                      M

                      S

                      Master device

                      Slave device

                      Parked device (inactive)P

                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                      (mouse keyboard headphones)

                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                      Maestro concede permiso

                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                      caracteriacutesticas CDMA

                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                      GSM)

                      Movilidad 65 Principios

                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                      movilidad en redes celulares

                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                      69 Resumen

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                      Mobile Switching

                      Center

                      Public telephonenetwork andInternet

                      Mobile Switching

                      Center

                      Componentes de arquitectura de red Celular

                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                      MSC

                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                      celdas

                      Red cableada

                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                      Redes Celulares El primer salto

                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                      CDMA code division multiple access

                      frequencybands

                      time slots

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                      Chile)

                      IS-95 CDMA code division multiple access

                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                      UMTS

                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                      CDMA-2000

                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                      • Slide 1
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                      • Direcciones MAC y ARP
                      • Slide 18
                      • Direcciones LANs y ARP
                      • ARP Address Resolution Protocol
                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                      • Ruteo a otra LAN
                      • Slide 23
                      • Slide 24
                      • Slide 25
                      • Topologiacutea Estrella
                      • Estructura de trama Ethernet
                      • Estructura de Trama Ethernet
                      • Ethernet usa CSMACD
                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                      • 10BaseT y 100BaseT
                      • Hubs
                      • Slide 34
                      • Slide 35
                      • Switches
                      • Reenviacuteo
                      • Auto aprendizaje
                      • Filtrado y re-enviacuteo
                      • Ejemplo de Switches
                      • Slide 41
                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                      • Slide 43
                      • Switches accesos dedicados
                      • Switches vs Routers
                      • Slide 46
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                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-12

                        Acceso muacuteltiple por Divisioacuten de Coacutedigo - Code Division Multiple Access (CDMA)

                        Usado en varios estaacutendares de canales broadcast inalaacutembricos (celular sateacutelite etc)

                        ldquoCoacutedigordquo uacutenico asignado a cada cliente ie coacutedigo define particioacuten

                        Todos los usuarios comparten la misma frecuencia pero cada usuario tiene su secuencia de bits propia (ie coacutedigo tambieacuten llamado ldquochiprdquo) para codificar los datos

                        Sentildeal codificada = (data original) X (secuencia de chipping)

                        decodificacioacuten producto interno de la sentildeal codificada con la secuencia de chipping

                        Permite que muacuteltiples usuarios puedan ldquocoexistirrdquo y transmitir simultaacuteneamente con interferencia miacutenima (si el coacutedigo es ldquoortogonalrdquo es decir la suma de su producto es cero)

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                        CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                        slot 1 slot 0

                        d1 = -1

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        Zim= dicmd0 = 1

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        1 1 11

                        1-1- 1- 1-

                        slot 0channeloutput

                        slot 1channeloutput

                        channel output Zim

                        Txcode

                        databits

                        slot 1 slot 0

                        d1 = -1d0 = 1

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        1 1 1 1

                        1- 1- 1- 1-

                        1 1 11

                        1-1- 1- 1-

                        slot 0channeloutput

                        slot 1channeloutputRx

                        code

                        receivedinput

                        Di = Σ Zimcmm=1

                        M

                        M

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                        CDMA interferencia de dos-Txs

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                        caracteriacutesticas CDMA

                        Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                        63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                        Movilidad 65 Principios

                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                        movilidad en redes celulares

                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                        69 Resumen

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                        Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                        Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                        inalaacutembrica (capa 2)

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                        Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                        Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                        (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                        subnet)bull asignado por administrador de subnet

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                        Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                        Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                        Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                        Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                        direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                        bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                        Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                        Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                        = adaptador

                        1A-2F-BB-76-09-AD

                        58-23-D7-FA-20-B0

                        0C-C4-11-6F-E3-98

                        71-65-F7-2B-08-53

                        LAN(cableada o inalaacutembrica)

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                        ARP Address Resolution Protocol

                        Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                        Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                        lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                        tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                        Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                        Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                        1A-2F-BB-76-09-AD

                        58-23-D7-FA-20-B0

                        0C-C4-11-6F-E3-98

                        71-65-F7-2B-08-53

                        LAN

                        237196723

                        237196778

                        237196714

                        237196788

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                        Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                        A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                        A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                        FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                        LAN reciben la consulta ARP

                        B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                        La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                        A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                        a menos que sea refrescada

                        ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                        tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                        Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                        viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                        B

                        En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                        A

                        RB

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                        A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                        111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                        datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                        B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                        A

                        RB

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                        Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                        La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                        LAN

                        Router

                        Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                        A

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                        Capa Enlace de Datos

                        51 Introduccioacuten y servicios

                        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                        54 Direccionamiento de capa enlace

                        55 Ethernet

                        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                        ATM y MPLS

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                        Topologiacutea Estrella

                        En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                        extincioacuten) o switch

                        hub oswitch

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                        Estructura de trama Ethernet

                        El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                        protocolo de red) en la trama Ethernet

                        Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                        con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                        receptor

                        Dir MACs

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                        Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                        Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                        de otro modo el adaptador descarta la trama

                        Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                        CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                        Ethernet usa CSMACD

                        No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                        portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                        Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                        Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                        Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                        datagrama de la capa de red y crea la trama

                        2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                        3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                        4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                        5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                        CSMACD de Ethernet (maacutes)

                        Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                        Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                        Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                        intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                        mayor

                        Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                        Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                        Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                        La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                        10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                        ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                        100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                        Par trenzado

                        hub

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                        Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                        fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                        TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                        la colisioacuten

                        Par trenzado

                        hub

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                        Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                        Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                        Capa Enlace de Datos

                        51 Introduccioacuten y servicios

                        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                        54 Direccionamiento de capa enlace

                        55 Ethernet

                        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                        ATM y MPLS

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                        Switches

                        Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                        selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                        Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                        Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                        Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                        Reenviacuteo

                        bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                        hub

                        hubhub

                        switch1

                        2 3

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                        Auto aprendizaje

                        Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                        (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                        Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                        localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                        Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                        then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                        then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                        Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                        Ejemplo de Switches

                        Supongamos que C enviacutea una trama a D

                        El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                        la trama a interfaces 2 y 3

                        La trama es recibida por D

                        hub

                        hub hub

                        switch

                        A

                        B CD

                        EF

                        G H

                        I

                        Direccioacuten interfaz

                        ABEGC

                        11231

                        12 3

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                        Ejemplo de Switches

                        Supongamos que D responde a C con otra trama

                        El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                        la trama soacutelo por interfaz 1

                        La trama es recibida por C

                        hub

                        hub hub

                        switch

                        A

                        B CD

                        EF

                        G H

                        I

                        direccioacuten interfaz

                        ABEGCD

                        112312

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                        Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                        LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                        El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                        re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                        separados

                        hub hub hub

                        switch

                        Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                        Dominio de colisioacuten

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                        Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                        Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                        Switches accesos dedicados Switch con muchas

                        interfaces Cada host tiene conexioacuten

                        directa al switch No hay colisiones full

                        duplex

                        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                        switch

                        A

                        Arsquo

                        B

                        Brsquo

                        C

                        Crsquo

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                        Fin del pareacutentesis 8023

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                        hasta 11 Mbps Direct sequence

                        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                        Ampliamente difundido usando estaciones bases

                        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                        80211 Arquitectura LAN

                        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                        point (AP) Basic Service Set (BSS)

                        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                        BSS 1

                        BSS 2

                        Internet

                        hub switcho routerAP

                        AP

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                        vecino

                        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                        AP

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                        AB

                        CA B C

                        Arsquos signalstrength

                        space

                        Crsquos signalstrength

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                        backoff aleatorio repite 2

                        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                        sender receiver

                        DIFS

                        data

                        SIFS

                        ACK

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                        APA B

                        time

                        RTS(A)RTS(B)

                        RTS(A)

                        CTS(A) CTS(A)

                        DATA (A)

                        ACK(A) ACK(A)

                        reservation collision

                        Pospone tx

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                        framecontrol

                        durationaddress

                        1address

                        2address

                        4address

                        3payload CRC

                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                        seqcontrol

                        Trama 80211 direccionamiento

                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                        Internetrouter

                        AP

                        H1 R1

                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                        address 1 address 2 address 3

                        Trama 80211

                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                        dest address source address

                        Trama 8023

                        Trama 80211 direccionamiento

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                        framecontrol

                        durationaddress

                        1address

                        2address

                        4address

                        3payload CRC

                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                        seqcontrol

                        TypeFromAP

                        SubtypeToAP

                        More frag

                        WEPMoredata

                        Powermgt

                        Retry RsvdProtocolversion

                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                        hub or switch

                        AP 2

                        AP 1

                        H1 BBS 2

                        BBS 1

                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                        router H1 permanece en la

                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                        Mradius ofcoverage

                        S

                        SS

                        P

                        P

                        P

                        P

                        M

                        S

                        Master device

                        Slave device

                        Parked device (inactive)P

                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                        (mouse keyboard headphones)

                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                        Maestro concede permiso

                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                        caracteriacutesticas CDMA

                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                        GSM)

                        Movilidad 65 Principios

                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                        movilidad en redes celulares

                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                        69 Resumen

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                        Mobile Switching

                        Center

                        Public telephonenetwork andInternet

                        Mobile Switching

                        Center

                        Componentes de arquitectura de red Celular

                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                        MSC

                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                        celdas

                        Red cableada

                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                        Redes Celulares El primer salto

                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                        CDMA code division multiple access

                        frequencybands

                        time slots

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                        Chile)

                        IS-95 CDMA code division multiple access

                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                        UMTS

                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                        CDMA-2000

                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                        • Direcciones MAC y ARP
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                        • Direcciones LANs y ARP
                        • ARP Address Resolution Protocol
                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                        • Ruteo a otra LAN
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                        • Topologiacutea Estrella
                        • Estructura de trama Ethernet
                        • Estructura de Trama Ethernet
                        • Ethernet usa CSMACD
                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                        • 10BaseT y 100BaseT
                        • Hubs
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                        • Switches
                        • Reenviacuteo
                        • Auto aprendizaje
                        • Filtrado y re-enviacuteo
                        • Ejemplo de Switches
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                        • Switch Aislamiento de traacutefico
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                        • Switches accesos dedicados
                        • Switches vs Routers
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                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-13

                          CDMA CodificacioacutenDecodificacioacuten

                          slot 1 slot 0

                          d1 = -1

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          Zim= dicmd0 = 1

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          1 1 11

                          1-1- 1- 1-

                          slot 0channeloutput

                          slot 1channeloutput

                          channel output Zim

                          Txcode

                          databits

                          slot 1 slot 0

                          d1 = -1d0 = 1

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          1 1 1 1

                          1- 1- 1- 1-

                          1 1 11

                          1-1- 1- 1-

                          slot 0channeloutput

                          slot 1channeloutputRx

                          code

                          receivedinput

                          Di = Σ Zimcmm=1

                          M

                          M

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                          CDMA interferencia de dos-Txs

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                          caracteriacutesticas CDMA

                          Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                          63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                          Movilidad 65 Principios

                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                          movilidad en redes celulares

                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                          69 Resumen

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                          Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                          Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                          inalaacutembrica (capa 2)

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                          Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                          Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                          (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                          subnet)bull asignado por administrador de subnet

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                          Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                          Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                          Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                          Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                          direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                          bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                          Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                          Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                          = adaptador

                          1A-2F-BB-76-09-AD

                          58-23-D7-FA-20-B0

                          0C-C4-11-6F-E3-98

                          71-65-F7-2B-08-53

                          LAN(cableada o inalaacutembrica)

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                          ARP Address Resolution Protocol

                          Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                          Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                          lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                          tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                          Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                          Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                          1A-2F-BB-76-09-AD

                          58-23-D7-FA-20-B0

                          0C-C4-11-6F-E3-98

                          71-65-F7-2B-08-53

                          LAN

                          237196723

                          237196778

                          237196714

                          237196788

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                          Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                          A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                          A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                          FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                          LAN reciben la consulta ARP

                          B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                          La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                          A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                          a menos que sea refrescada

                          ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                          tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                          Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                          viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                          B

                          En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                          A

                          RB

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                          A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                          111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                          datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                          B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                          A

                          RB

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                          Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                          La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                          LAN

                          Router

                          Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                          A

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                          Capa Enlace de Datos

                          51 Introduccioacuten y servicios

                          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                          54 Direccionamiento de capa enlace

                          55 Ethernet

                          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                          ATM y MPLS

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                          Topologiacutea Estrella

                          En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                          extincioacuten) o switch

                          hub oswitch

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                          Estructura de trama Ethernet

                          El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                          protocolo de red) en la trama Ethernet

                          Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                          con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                          receptor

                          Dir MACs

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                          Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                          Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                          de otro modo el adaptador descarta la trama

                          Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                          CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                          Ethernet usa CSMACD

                          No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                          portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                          Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                          Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                          Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                          datagrama de la capa de red y crea la trama

                          2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                          3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                          4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                          5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                          CSMACD de Ethernet (maacutes)

                          Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                          Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                          Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                          intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                          mayor

                          Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                          Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                          Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                          La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                          10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                          ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                          100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                          Par trenzado

                          hub

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                          Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                          fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                          TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                          la colisioacuten

                          Par trenzado

                          hub

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                          Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                          Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                          Capa Enlace de Datos

                          51 Introduccioacuten y servicios

                          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                          54 Direccionamiento de capa enlace

                          55 Ethernet

                          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                          ATM y MPLS

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                          Switches

                          Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                          selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                          Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                          Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                          Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                          Reenviacuteo

                          bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                          hub

                          hubhub

                          switch1

                          2 3

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                          Auto aprendizaje

                          Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                          (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                          Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                          localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                          Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                          then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                          then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                          Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                          Ejemplo de Switches

                          Supongamos que C enviacutea una trama a D

                          El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                          la trama a interfaces 2 y 3

                          La trama es recibida por D

                          hub

                          hub hub

                          switch

                          A

                          B CD

                          EF

                          G H

                          I

                          Direccioacuten interfaz

                          ABEGC

                          11231

                          12 3

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                          Ejemplo de Switches

                          Supongamos que D responde a C con otra trama

                          El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                          la trama soacutelo por interfaz 1

                          La trama es recibida por C

                          hub

                          hub hub

                          switch

                          A

                          B CD

                          EF

                          G H

                          I

                          direccioacuten interfaz

                          ABEGCD

                          112312

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                          Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                          LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                          El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                          re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                          separados

                          hub hub hub

                          switch

                          Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                          Dominio de colisioacuten

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                          Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                          Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                          Switches accesos dedicados Switch con muchas

                          interfaces Cada host tiene conexioacuten

                          directa al switch No hay colisiones full

                          duplex

                          Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                          switch

                          A

                          Arsquo

                          B

                          Brsquo

                          C

                          Crsquo

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                          Fin del pareacutentesis 8023

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                          hasta 11 Mbps Direct sequence

                          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                          Ampliamente difundido usando estaciones bases

                          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                          80211 Arquitectura LAN

                          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                          point (AP) Basic Service Set (BSS)

                          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                          BSS 1

                          BSS 2

                          Internet

                          hub switcho routerAP

                          AP

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                          vecino

                          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                          AP

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                          AB

                          CA B C

                          Arsquos signalstrength

                          space

                          Crsquos signalstrength

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                          backoff aleatorio repite 2

                          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                          sender receiver

                          DIFS

                          data

                          SIFS

                          ACK

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                          Abolicioacuten de colisiones (cont)

                          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                          APA B

                          time

                          RTS(A)RTS(B)

                          RTS(A)

                          CTS(A) CTS(A)

                          DATA (A)

                          ACK(A) ACK(A)

                          reservation collision

                          Pospone tx

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                          framecontrol

                          durationaddress

                          1address

                          2address

                          4address

                          3payload CRC

                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                          seqcontrol

                          Trama 80211 direccionamiento

                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                          Internetrouter

                          AP

                          H1 R1

                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                          address 1 address 2 address 3

                          Trama 80211

                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                          dest address source address

                          Trama 8023

                          Trama 80211 direccionamiento

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                          framecontrol

                          durationaddress

                          1address

                          2address

                          4address

                          3payload CRC

                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                          seqcontrol

                          TypeFromAP

                          SubtypeToAP

                          More frag

                          WEPMoredata

                          Powermgt

                          Retry RsvdProtocolversion

                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                          hub or switch

                          AP 2

                          AP 1

                          H1 BBS 2

                          BBS 1

                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                          router H1 permanece en la

                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                          Mradius ofcoverage

                          S

                          SS

                          P

                          P

                          P

                          P

                          M

                          S

                          Master device

                          Slave device

                          Parked device (inactive)P

                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                          (mouse keyboard headphones)

                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                          Maestro concede permiso

                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                          caracteriacutesticas CDMA

                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                          GSM)

                          Movilidad 65 Principios

                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                          movilidad en redes celulares

                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                          69 Resumen

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                          Mobile Switching

                          Center

                          Public telephonenetwork andInternet

                          Mobile Switching

                          Center

                          Componentes de arquitectura de red Celular

                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                          MSC

                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                          celdas

                          Red cableada

                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                          Redes Celulares El primer salto

                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                          CDMA code division multiple access

                          frequencybands

                          time slots

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                          Chile)

                          IS-95 CDMA code division multiple access

                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                          UMTS

                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                          CDMA-2000

                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                          • Direcciones MAC y ARP
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                          • Direcciones LANs y ARP
                          • ARP Address Resolution Protocol
                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                          • Ruteo a otra LAN
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                          • Topologiacutea Estrella
                          • Estructura de trama Ethernet
                          • Estructura de Trama Ethernet
                          • Ethernet usa CSMACD
                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                          • 10BaseT y 100BaseT
                          • Hubs
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                          • Switches
                          • Reenviacuteo
                          • Auto aprendizaje
                          • Filtrado y re-enviacuteo
                          • Ejemplo de Switches
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                          • Switch Aislamiento de traacutefico
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                          • Switches accesos dedicados
                          • Switches vs Routers
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                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-14

                            CDMA interferencia de dos-Txs

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                            caracteriacutesticas CDMA

                            Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                            63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                            Movilidad 65 Principios

                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                            movilidad en redes celulares

                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                            69 Resumen

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                            Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                            Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                            inalaacutembrica (capa 2)

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                            Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                            Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                            (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                            subnet)bull asignado por administrador de subnet

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                            Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                            Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                            Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                            Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                            direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                            bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                            Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                            Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                            = adaptador

                            1A-2F-BB-76-09-AD

                            58-23-D7-FA-20-B0

                            0C-C4-11-6F-E3-98

                            71-65-F7-2B-08-53

                            LAN(cableada o inalaacutembrica)

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                            ARP Address Resolution Protocol

                            Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                            Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                            lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                            tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                            Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                            Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                            1A-2F-BB-76-09-AD

                            58-23-D7-FA-20-B0

                            0C-C4-11-6F-E3-98

                            71-65-F7-2B-08-53

                            LAN

                            237196723

                            237196778

                            237196714

                            237196788

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                            Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                            A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                            A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                            FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                            LAN reciben la consulta ARP

                            B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                            La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                            A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                            a menos que sea refrescada

                            ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                            tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                            Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                            viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                            B

                            En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                            A

                            RB

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                            A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                            111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                            datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                            B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                            A

                            RB

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                            Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                            La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                            LAN

                            Router

                            Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                            A

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                            Capa Enlace de Datos

                            51 Introduccioacuten y servicios

                            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                            54 Direccionamiento de capa enlace

                            55 Ethernet

                            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                            ATM y MPLS

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                            Topologiacutea Estrella

                            En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                            extincioacuten) o switch

                            hub oswitch

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                            Estructura de trama Ethernet

                            El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                            protocolo de red) en la trama Ethernet

                            Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                            con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                            receptor

                            Dir MACs

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                            Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                            Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                            de otro modo el adaptador descarta la trama

                            Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                            CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                            Ethernet usa CSMACD

                            No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                            portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                            Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                            Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                            Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                            datagrama de la capa de red y crea la trama

                            2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                            3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                            4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                            5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                            CSMACD de Ethernet (maacutes)

                            Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                            Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                            Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                            intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                            mayor

                            Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                            Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                            Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                            La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                            10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                            ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                            100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                            Par trenzado

                            hub

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                            Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                            fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                            TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                            la colisioacuten

                            Par trenzado

                            hub

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                            Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                            Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                            Capa Enlace de Datos

                            51 Introduccioacuten y servicios

                            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                            54 Direccionamiento de capa enlace

                            55 Ethernet

                            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                            ATM y MPLS

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                            Switches

                            Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                            selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                            Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                            Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                            Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                            Reenviacuteo

                            bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                            hub

                            hubhub

                            switch1

                            2 3

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                            Auto aprendizaje

                            Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                            (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                            Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                            localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                            Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                            then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                            then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                            Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                            Ejemplo de Switches

                            Supongamos que C enviacutea una trama a D

                            El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                            la trama a interfaces 2 y 3

                            La trama es recibida por D

                            hub

                            hub hub

                            switch

                            A

                            B CD

                            EF

                            G H

                            I

                            Direccioacuten interfaz

                            ABEGC

                            11231

                            12 3

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                            Ejemplo de Switches

                            Supongamos que D responde a C con otra trama

                            El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                            la trama soacutelo por interfaz 1

                            La trama es recibida por C

                            hub

                            hub hub

                            switch

                            A

                            B CD

                            EF

                            G H

                            I

                            direccioacuten interfaz

                            ABEGCD

                            112312

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                            Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                            LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                            El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                            re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                            separados

                            hub hub hub

                            switch

                            Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                            Dominio de colisioacuten

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                            Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                            Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                            Switches accesos dedicados Switch con muchas

                            interfaces Cada host tiene conexioacuten

                            directa al switch No hay colisiones full

                            duplex

                            Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                            switch

                            A

                            Arsquo

                            B

                            Brsquo

                            C

                            Crsquo

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                            Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                            enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                            encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                            Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                            Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                            Fin del pareacutentesis 8023

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                            hasta 11 Mbps Direct sequence

                            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                            Ampliamente difundido usando estaciones bases

                            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                            80211 Arquitectura LAN

                            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                            point (AP) Basic Service Set (BSS)

                            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                            BSS 1

                            BSS 2

                            Internet

                            hub switcho routerAP

                            AP

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                            vecino

                            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                            AP

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                            AB

                            CA B C

                            Arsquos signalstrength

                            space

                            Crsquos signalstrength

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                            backoff aleatorio repite 2

                            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                            sender receiver

                            DIFS

                            data

                            SIFS

                            ACK

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                            Abolicioacuten de colisiones (cont)

                            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                            APA B

                            time

                            RTS(A)RTS(B)

                            RTS(A)

                            CTS(A) CTS(A)

                            DATA (A)

                            ACK(A) ACK(A)

                            reservation collision

                            Pospone tx

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                            framecontrol

                            durationaddress

                            1address

                            2address

                            4address

                            3payload CRC

                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                            seqcontrol

                            Trama 80211 direccionamiento

                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                            Internetrouter

                            AP

                            H1 R1

                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                            address 1 address 2 address 3

                            Trama 80211

                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                            dest address source address

                            Trama 8023

                            Trama 80211 direccionamiento

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                            framecontrol

                            durationaddress

                            1address

                            2address

                            4address

                            3payload CRC

                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                            seqcontrol

                            TypeFromAP

                            SubtypeToAP

                            More frag

                            WEPMoredata

                            Powermgt

                            Retry RsvdProtocolversion

                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                            hub or switch

                            AP 2

                            AP 1

                            H1 BBS 2

                            BBS 1

                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                            router H1 permanece en la

                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                            Mradius ofcoverage

                            S

                            SS

                            P

                            P

                            P

                            P

                            M

                            S

                            Master device

                            Slave device

                            Parked device (inactive)P

                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                            (mouse keyboard headphones)

                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                            Maestro concede permiso

                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                            caracteriacutesticas CDMA

                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                            GSM)

                            Movilidad 65 Principios

                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                            movilidad en redes celulares

                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                            69 Resumen

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                            Mobile Switching

                            Center

                            Public telephonenetwork andInternet

                            Mobile Switching

                            Center

                            Componentes de arquitectura de red Celular

                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                            MSC

                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                            celdas

                            Red cableada

                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                            Redes Celulares El primer salto

                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                            CDMA code division multiple access

                            frequencybands

                            time slots

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                            Chile)

                            IS-95 CDMA code division multiple access

                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                            UMTS

                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                            CDMA-2000

                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                            • Direcciones MAC y ARP
                            • Slide 18
                            • Direcciones LANs y ARP
                            • ARP Address Resolution Protocol
                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                            • Ruteo a otra LAN
                            • Slide 23
                            • Slide 24
                            • Slide 25
                            • Topologiacutea Estrella
                            • Estructura de trama Ethernet
                            • Estructura de Trama Ethernet
                            • Ethernet usa CSMACD
                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                            • 10BaseT y 100BaseT
                            • Hubs
                            • Slide 34
                            • Slide 35
                            • Switches
                            • Reenviacuteo
                            • Auto aprendizaje
                            • Filtrado y re-enviacuteo
                            • Ejemplo de Switches
                            • Slide 41
                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                            • Slide 43
                            • Switches accesos dedicados
                            • Switches vs Routers
                            • Slide 46
                            • Slide 47
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                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-15

                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                              caracteriacutesticas CDMA

                              Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                              63 IEEE 80211 wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg GSM)

                              Movilidad 65 Principios

                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                              movilidad en redes celulares

                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                              69 Resumen

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                              Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                              Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                              inalaacutembrica (capa 2)

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                              Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                              Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                              (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                              subnet)bull asignado por administrador de subnet

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                              Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                              Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                              Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                              Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                              direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                              bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                              Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                              Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                              = adaptador

                              1A-2F-BB-76-09-AD

                              58-23-D7-FA-20-B0

                              0C-C4-11-6F-E3-98

                              71-65-F7-2B-08-53

                              LAN(cableada o inalaacutembrica)

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                              ARP Address Resolution Protocol

                              Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                              Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                              lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                              tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                              Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                              Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                              1A-2F-BB-76-09-AD

                              58-23-D7-FA-20-B0

                              0C-C4-11-6F-E3-98

                              71-65-F7-2B-08-53

                              LAN

                              237196723

                              237196778

                              237196714

                              237196788

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                              Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                              A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                              A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                              FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                              LAN reciben la consulta ARP

                              B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                              La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                              A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                              a menos que sea refrescada

                              ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                              tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                              Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                              viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                              B

                              En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                              A

                              RB

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                              A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                              111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                              datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                              B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                              A

                              RB

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                              Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                              La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                              LAN

                              Router

                              Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                              A

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                              Capa Enlace de Datos

                              51 Introduccioacuten y servicios

                              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                              54 Direccionamiento de capa enlace

                              55 Ethernet

                              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                              ATM y MPLS

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                              Topologiacutea Estrella

                              En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                              extincioacuten) o switch

                              hub oswitch

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                              Estructura de trama Ethernet

                              El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                              protocolo de red) en la trama Ethernet

                              Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                              con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                              receptor

                              Dir MACs

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                              Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                              Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                              de otro modo el adaptador descarta la trama

                              Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                              CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                              Ethernet usa CSMACD

                              No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                              portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                              Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                              Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                              Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                              datagrama de la capa de red y crea la trama

                              2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                              3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                              4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                              5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                              CSMACD de Ethernet (maacutes)

                              Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                              Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                              Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                              intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                              mayor

                              Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                              Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                              Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                              La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                              10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                              ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                              100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                              Par trenzado

                              hub

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                              Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                              fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                              TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                              la colisioacuten

                              Par trenzado

                              hub

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                              Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                              Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                              Capa Enlace de Datos

                              51 Introduccioacuten y servicios

                              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                              54 Direccionamiento de capa enlace

                              55 Ethernet

                              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                              ATM y MPLS

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                              Switches

                              Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                              selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                              Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                              Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                              Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                              Reenviacuteo

                              bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                              hub

                              hubhub

                              switch1

                              2 3

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                              Auto aprendizaje

                              Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                              (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                              Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                              localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                              Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                              then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                              then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                              Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                              Ejemplo de Switches

                              Supongamos que C enviacutea una trama a D

                              El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                              la trama a interfaces 2 y 3

                              La trama es recibida por D

                              hub

                              hub hub

                              switch

                              A

                              B CD

                              EF

                              G H

                              I

                              Direccioacuten interfaz

                              ABEGC

                              11231

                              12 3

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                              Ejemplo de Switches

                              Supongamos que D responde a C con otra trama

                              El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                              la trama soacutelo por interfaz 1

                              La trama es recibida por C

                              hub

                              hub hub

                              switch

                              A

                              B CD

                              EF

                              G H

                              I

                              direccioacuten interfaz

                              ABEGCD

                              112312

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                              Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                              LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                              El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                              re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                              separados

                              hub hub hub

                              switch

                              Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                              Dominio de colisioacuten

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                              Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                              Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                              Switches accesos dedicados Switch con muchas

                              interfaces Cada host tiene conexioacuten

                              directa al switch No hay colisiones full

                              duplex

                              Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                              switch

                              A

                              Arsquo

                              B

                              Brsquo

                              C

                              Crsquo

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                              Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                              enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                              encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                              Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                              Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                              Fin del pareacutentesis 8023

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                              hasta 11 Mbps Direct sequence

                              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                              Ampliamente difundido usando estaciones bases

                              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                              80211 Arquitectura LAN

                              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                              point (AP) Basic Service Set (BSS)

                              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                              BSS 1

                              BSS 2

                              Internet

                              hub switcho routerAP

                              AP

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                              vecino

                              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                              AP

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                              AB

                              CA B C

                              Arsquos signalstrength

                              space

                              Crsquos signalstrength

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                              backoff aleatorio repite 2

                              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                              sender receiver

                              DIFS

                              data

                              SIFS

                              ACK

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                              Abolicioacuten de colisiones (cont)

                              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                              APA B

                              time

                              RTS(A)RTS(B)

                              RTS(A)

                              CTS(A) CTS(A)

                              DATA (A)

                              ACK(A) ACK(A)

                              reservation collision

                              Pospone tx

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                              framecontrol

                              durationaddress

                              1address

                              2address

                              4address

                              3payload CRC

                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                              seqcontrol

                              Trama 80211 direccionamiento

                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                              Internetrouter

                              AP

                              H1 R1

                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                              address 1 address 2 address 3

                              Trama 80211

                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                              dest address source address

                              Trama 8023

                              Trama 80211 direccionamiento

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                              framecontrol

                              durationaddress

                              1address

                              2address

                              4address

                              3payload CRC

                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                              seqcontrol

                              TypeFromAP

                              SubtypeToAP

                              More frag

                              WEPMoredata

                              Powermgt

                              Retry RsvdProtocolversion

                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                              hub or switch

                              AP 2

                              AP 1

                              H1 BBS 2

                              BBS 1

                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                              router H1 permanece en la

                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                              Mradius ofcoverage

                              S

                              SS

                              P

                              P

                              P

                              P

                              M

                              S

                              Master device

                              Slave device

                              Parked device (inactive)P

                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                              (mouse keyboard headphones)

                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                              Maestro concede permiso

                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                              caracteriacutesticas CDMA

                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                              GSM)

                              Movilidad 65 Principios

                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                              movilidad en redes celulares

                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                              69 Resumen

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                              Mobile Switching

                              Center

                              Public telephonenetwork andInternet

                              Mobile Switching

                              Center

                              Componentes de arquitectura de red Celular

                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                              MSC

                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                              celdas

                              Red cableada

                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                              Redes Celulares El primer salto

                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                              CDMA code division multiple access

                              frequencybands

                              time slots

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                              Chile)

                              IS-95 CDMA code division multiple access

                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                              UMTS

                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                              CDMA-2000

                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                              • Slide 1
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                              • Direcciones MAC y ARP
                              • Slide 18
                              • Direcciones LANs y ARP
                              • ARP Address Resolution Protocol
                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                              • Ruteo a otra LAN
                              • Slide 23
                              • Slide 24
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                              • Topologiacutea Estrella
                              • Estructura de trama Ethernet
                              • Estructura de Trama Ethernet
                              • Ethernet usa CSMACD
                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                              • 10BaseT y 100BaseT
                              • Hubs
                              • Slide 34
                              • Slide 35
                              • Switches
                              • Reenviacuteo
                              • Auto aprendizaje
                              • Filtrado y re-enviacuteo
                              • Ejemplo de Switches
                              • Slide 41
                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                              • Slide 43
                              • Switches accesos dedicados
                              • Switches vs Routers
                              • Slide 46
                              • Slide 47
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                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-16

                                Pareacutentesis Revisioacuten 8023

                                Este repaso es necesario para entender direccionamiento al interior de la red

                                inalaacutembrica (capa 2)

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                                Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                                Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                                (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                                subnet)bull asignado por administrador de subnet

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                                Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                                Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                                Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                                Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                                direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                                bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                                Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                                Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                                = adaptador

                                1A-2F-BB-76-09-AD

                                58-23-D7-FA-20-B0

                                0C-C4-11-6F-E3-98

                                71-65-F7-2B-08-53

                                LAN(cableada o inalaacutembrica)

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                                ARP Address Resolution Protocol

                                Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                                Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                                lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                                tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                                Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                                Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                                1A-2F-BB-76-09-AD

                                58-23-D7-FA-20-B0

                                0C-C4-11-6F-E3-98

                                71-65-F7-2B-08-53

                                LAN

                                237196723

                                237196778

                                237196714

                                237196788

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                LAN reciben la consulta ARP

                                B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                a menos que sea refrescada

                                ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                B

                                En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                A

                                RB

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                A

                                RB

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                LAN

                                Router

                                Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                A

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                Capa Enlace de Datos

                                51 Introduccioacuten y servicios

                                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                54 Direccionamiento de capa enlace

                                55 Ethernet

                                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                ATM y MPLS

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                Topologiacutea Estrella

                                En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                extincioacuten) o switch

                                hub oswitch

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                Estructura de trama Ethernet

                                El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                protocolo de red) en la trama Ethernet

                                Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                receptor

                                Dir MACs

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                de otro modo el adaptador descarta la trama

                                Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                Ethernet usa CSMACD

                                No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                datagrama de la capa de red y crea la trama

                                2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                mayor

                                Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                Par trenzado

                                hub

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                la colisioacuten

                                Par trenzado

                                hub

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                Capa Enlace de Datos

                                51 Introduccioacuten y servicios

                                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                54 Direccionamiento de capa enlace

                                55 Ethernet

                                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                ATM y MPLS

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                Switches

                                Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                Reenviacuteo

                                bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                hub

                                hubhub

                                switch1

                                2 3

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                Auto aprendizaje

                                Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                Ejemplo de Switches

                                Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                la trama a interfaces 2 y 3

                                La trama es recibida por D

                                hub

                                hub hub

                                switch

                                A

                                B CD

                                EF

                                G H

                                I

                                Direccioacuten interfaz

                                ABEGC

                                11231

                                12 3

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                Ejemplo de Switches

                                Supongamos que D responde a C con otra trama

                                El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                la trama soacutelo por interfaz 1

                                La trama es recibida por C

                                hub

                                hub hub

                                switch

                                A

                                B CD

                                EF

                                G H

                                I

                                direccioacuten interfaz

                                ABEGCD

                                112312

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                separados

                                hub hub hub

                                switch

                                Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                Dominio de colisioacuten

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                directa al switch No hay colisiones full

                                duplex

                                Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                switch

                                A

                                Arsquo

                                B

                                Brsquo

                                C

                                Crsquo

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                Fin del pareacutentesis 8023

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                hasta 11 Mbps Direct sequence

                                spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                80211 Arquitectura LAN

                                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                BSS 1

                                BSS 2

                                Internet

                                hub switcho routerAP

                                AP

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                vecino

                                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                AP

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                AB

                                CA B C

                                Arsquos signalstrength

                                space

                                Crsquos signalstrength

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                backoff aleatorio repite 2

                                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                sender receiver

                                DIFS

                                data

                                SIFS

                                ACK

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                APA B

                                time

                                RTS(A)RTS(B)

                                RTS(A)

                                CTS(A) CTS(A)

                                DATA (A)

                                ACK(A) ACK(A)

                                reservation collision

                                Pospone tx

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                framecontrol

                                durationaddress

                                1address

                                2address

                                4address

                                3payload CRC

                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                seqcontrol

                                Trama 80211 direccionamiento

                                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                Internetrouter

                                AP

                                H1 R1

                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                address 1 address 2 address 3

                                Trama 80211

                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                dest address source address

                                Trama 8023

                                Trama 80211 direccionamiento

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                framecontrol

                                durationaddress

                                1address

                                2address

                                4address

                                3payload CRC

                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                seqcontrol

                                TypeFromAP

                                SubtypeToAP

                                More frag

                                WEPMoredata

                                Powermgt

                                Retry RsvdProtocolversion

                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                hub or switch

                                AP 2

                                AP 1

                                H1 BBS 2

                                BBS 1

                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                router H1 permanece en la

                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                Mradius ofcoverage

                                S

                                SS

                                P

                                P

                                P

                                P

                                M

                                S

                                Master device

                                Slave device

                                Parked device (inactive)P

                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                (mouse keyboard headphones)

                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                Maestro concede permiso

                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                caracteriacutesticas CDMA

                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                GSM)

                                Movilidad 65 Principios

                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                movilidad en redes celulares

                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                69 Resumen

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                Mobile Switching

                                Center

                                Public telephonenetwork andInternet

                                Mobile Switching

                                Center

                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                MSC

                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                celdas

                                Red cableada

                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                Redes Celulares El primer salto

                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                CDMA code division multiple access

                                frequencybands

                                time slots

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                Chile)

                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                UMTS

                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                CDMA-2000

                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                • Slide 1
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                                • Direcciones MAC y ARP
                                • Slide 18
                                • Direcciones LANs y ARP
                                • ARP Address Resolution Protocol
                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                • Ruteo a otra LAN
                                • Slide 23
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                                • Topologiacutea Estrella
                                • Estructura de trama Ethernet
                                • Estructura de Trama Ethernet
                                • Ethernet usa CSMACD
                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                • 10BaseT y 100BaseT
                                • Hubs
                                • Slide 34
                                • Slide 35
                                • Switches
                                • Reenviacuteo
                                • Auto aprendizaje
                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                • Ejemplo de Switches
                                • Slide 41
                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                • Slide 43
                                • Switches accesos dedicados
                                • Switches vs Routers
                                • Slide 46
                                • Slide 47
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                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-17

                                  Direcciones MAC y ARP Direcciones IP son de 32-bit

                                  Son direcciones de la capa de red Son usada para conducir un datagrama a la subred

                                  (subnet) destino IP es jeraacuterquico y no es portaacutetil (depende de su

                                  subnet)bull asignado por administrador de subnet

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                                  Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                                  Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                                  Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                                  Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                                  direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                                  bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                                  Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                                  Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                                  = adaptador

                                  1A-2F-BB-76-09-AD

                                  58-23-D7-FA-20-B0

                                  0C-C4-11-6F-E3-98

                                  71-65-F7-2B-08-53

                                  LAN(cableada o inalaacutembrica)

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                                  ARP Address Resolution Protocol

                                  Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                                  Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                                  lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                                  tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                                  Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                                  Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                                  1A-2F-BB-76-09-AD

                                  58-23-D7-FA-20-B0

                                  0C-C4-11-6F-E3-98

                                  71-65-F7-2B-08-53

                                  LAN

                                  237196723

                                  237196778

                                  237196714

                                  237196788

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                  Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                  A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                  A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                  FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                  LAN reciben la consulta ARP

                                  B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                  La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                  A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                  a menos que sea refrescada

                                  ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                  tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                  Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                  viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                  B

                                  En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                  A

                                  RB

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                  A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                  111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                  datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                  B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                  A

                                  RB

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                  Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                  La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                  LAN

                                  Router

                                  Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                  A

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                  Capa Enlace de Datos

                                  51 Introduccioacuten y servicios

                                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                  54 Direccionamiento de capa enlace

                                  55 Ethernet

                                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                  ATM y MPLS

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                  Topologiacutea Estrella

                                  En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                  extincioacuten) o switch

                                  hub oswitch

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                  Estructura de trama Ethernet

                                  El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                  protocolo de red) en la trama Ethernet

                                  Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                  con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                  receptor

                                  Dir MACs

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                  Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                  Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                  de otro modo el adaptador descarta la trama

                                  Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                  CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                  Ethernet usa CSMACD

                                  No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                  portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                  Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                  Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                  Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                  datagrama de la capa de red y crea la trama

                                  2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                  3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                  4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                  5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                  CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                  Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                  Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                  Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                  intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                  mayor

                                  Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                  Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                  Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                  La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                  10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                  ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                  100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                  Par trenzado

                                  hub

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                  Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                  fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                  TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                  la colisioacuten

                                  Par trenzado

                                  hub

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                  Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                  Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                  Capa Enlace de Datos

                                  51 Introduccioacuten y servicios

                                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                  54 Direccionamiento de capa enlace

                                  55 Ethernet

                                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                  ATM y MPLS

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                  Switches

                                  Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                  selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                  Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                  Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                  Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                  Reenviacuteo

                                  bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                  hub

                                  hubhub

                                  switch1

                                  2 3

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                  Auto aprendizaje

                                  Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                  (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                  Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                  localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                  Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                  then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                  then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                  Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                  Ejemplo de Switches

                                  Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                  El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                  la trama a interfaces 2 y 3

                                  La trama es recibida por D

                                  hub

                                  hub hub

                                  switch

                                  A

                                  B CD

                                  EF

                                  G H

                                  I

                                  Direccioacuten interfaz

                                  ABEGC

                                  11231

                                  12 3

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                  Ejemplo de Switches

                                  Supongamos que D responde a C con otra trama

                                  El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                  la trama soacutelo por interfaz 1

                                  La trama es recibida por C

                                  hub

                                  hub hub

                                  switch

                                  A

                                  B CD

                                  EF

                                  G H

                                  I

                                  direccioacuten interfaz

                                  ABEGCD

                                  112312

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                  Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                  LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                  El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                  re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                  separados

                                  hub hub hub

                                  switch

                                  Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                  Dominio de colisioacuten

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                  Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                  Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                  Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                  interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                  directa al switch No hay colisiones full

                                  duplex

                                  Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                  switch

                                  A

                                  Arsquo

                                  B

                                  Brsquo

                                  C

                                  Crsquo

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                  Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                  enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                  encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                  Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                  Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                  Fin del pareacutentesis 8023

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                  IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                  24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                  hasta 11 Mbps Direct sequence

                                  spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                  bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                  Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                  80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                  80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                  Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                  Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                  80211 Arquitectura LAN

                                  Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                  point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                  (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                  Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                  BSS 1

                                  BSS 2

                                  Internet

                                  hub switcho routerAP

                                  AP

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                  vecino

                                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                  AP

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                  AB

                                  CA B C

                                  Arsquos signalstrength

                                  space

                                  Crsquos signalstrength

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                  backoff aleatorio repite 2

                                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                  sender receiver

                                  DIFS

                                  data

                                  SIFS

                                  ACK

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                  APA B

                                  time

                                  RTS(A)RTS(B)

                                  RTS(A)

                                  CTS(A) CTS(A)

                                  DATA (A)

                                  ACK(A) ACK(A)

                                  reservation collision

                                  Pospone tx

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                  framecontrol

                                  durationaddress

                                  1address

                                  2address

                                  4address

                                  3payload CRC

                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                  seqcontrol

                                  Trama 80211 direccionamiento

                                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                  Internetrouter

                                  AP

                                  H1 R1

                                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                  address 1 address 2 address 3

                                  Trama 80211

                                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                                  dest address source address

                                  Trama 8023

                                  Trama 80211 direccionamiento

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                  framecontrol

                                  durationaddress

                                  1address

                                  2address

                                  4address

                                  3payload CRC

                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                  seqcontrol

                                  TypeFromAP

                                  SubtypeToAP

                                  More frag

                                  WEPMoredata

                                  Powermgt

                                  Retry RsvdProtocolversion

                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                  hub or switch

                                  AP 2

                                  AP 1

                                  H1 BBS 2

                                  BBS 1

                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                  router H1 permanece en la

                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                  Mradius ofcoverage

                                  S

                                  SS

                                  P

                                  P

                                  P

                                  P

                                  M

                                  S

                                  Master device

                                  Slave device

                                  Parked device (inactive)P

                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                  (mouse keyboard headphones)

                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                  Maestro concede permiso

                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                  caracteriacutesticas CDMA

                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                  GSM)

                                  Movilidad 65 Principios

                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                  movilidad en redes celulares

                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                  69 Resumen

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                  Mobile Switching

                                  Center

                                  Public telephonenetwork andInternet

                                  Mobile Switching

                                  Center

                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                  MSC

                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                  celdas

                                  Red cableada

                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                  Redes Celulares El primer salto

                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                  CDMA code division multiple access

                                  frequencybands

                                  time slots

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                  Chile)

                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                  UMTS

                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                  CDMA-2000

                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                  • Direcciones MAC y ARP
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                                  • Direcciones LANs y ARP
                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                  • Ruteo a otra LAN
                                  • Slide 23
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                                  • Topologiacutea Estrella
                                  • Estructura de trama Ethernet
                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                  • Ethernet usa CSMACD
                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                  • Hubs
                                  • Slide 34
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                                  • Switches
                                  • Reenviacuteo
                                  • Auto aprendizaje
                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                  • Ejemplo de Switches
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                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
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                                  • Switches accesos dedicados
                                  • Switches vs Routers
                                  • Slide 46
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                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-18

                                    Direcciones MAC y ARP Direccioacuten MAC (usada en Ethernet)

                                    Son usadas para conducir un datagrama de un interfaz a otra interfaz fiacutesicamente conectadas (en la misma red)

                                    Son de 48 bits (en mayoriacutea de LANs) estaacuten grabadas en una ROM de la tarjeta adaptadora

                                    Direcciones MAC administradas por IEEE Compantildeiacuteas compran porciones del espacio de

                                    direcciones disponibles MAC no es jeraacuterquico es portaacutetil

                                    bull Se puede mover una tarjeta de una LAN a otra

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                                    Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                                    Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                                    = adaptador

                                    1A-2F-BB-76-09-AD

                                    58-23-D7-FA-20-B0

                                    0C-C4-11-6F-E3-98

                                    71-65-F7-2B-08-53

                                    LAN(cableada o inalaacutembrica)

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                                    ARP Address Resolution Protocol

                                    Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                                    Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                                    lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                                    tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                                    Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                                    Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                                    1A-2F-BB-76-09-AD

                                    58-23-D7-FA-20-B0

                                    0C-C4-11-6F-E3-98

                                    71-65-F7-2B-08-53

                                    LAN

                                    237196723

                                    237196778

                                    237196714

                                    237196788

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                    Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                    A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                    A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                    FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                    LAN reciben la consulta ARP

                                    B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                    La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                    A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                    a menos que sea refrescada

                                    ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                    tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                    Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                    viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                    B

                                    En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                    A

                                    RB

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                    A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                    111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                    datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                    B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                    A

                                    RB

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                    Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                    La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                    LAN

                                    Router

                                    Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                    A

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                    Capa Enlace de Datos

                                    51 Introduccioacuten y servicios

                                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                    54 Direccionamiento de capa enlace

                                    55 Ethernet

                                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                    ATM y MPLS

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                    Topologiacutea Estrella

                                    En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                    extincioacuten) o switch

                                    hub oswitch

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                    Estructura de trama Ethernet

                                    El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                    protocolo de red) en la trama Ethernet

                                    Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                    con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                    receptor

                                    Dir MACs

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                    Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                    Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                    de otro modo el adaptador descarta la trama

                                    Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                    CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                    Ethernet usa CSMACD

                                    No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                    portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                    Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                    Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                    Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                    datagrama de la capa de red y crea la trama

                                    2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                    3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                    4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                    5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                    CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                    Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                    Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                    Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                    intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                    mayor

                                    Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                    Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                    Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                    La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                    10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                    ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                    100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                    Par trenzado

                                    hub

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                    Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                    fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                    TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                    la colisioacuten

                                    Par trenzado

                                    hub

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                    Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                    Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                    Capa Enlace de Datos

                                    51 Introduccioacuten y servicios

                                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                    54 Direccionamiento de capa enlace

                                    55 Ethernet

                                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                    ATM y MPLS

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                    Switches

                                    Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                    selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                    Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                    Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                    Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                    Reenviacuteo

                                    bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                    hub

                                    hubhub

                                    switch1

                                    2 3

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                    Auto aprendizaje

                                    Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                    (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                    Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                    localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                    Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                    then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                    then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                    Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                    Ejemplo de Switches

                                    Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                    El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                    la trama a interfaces 2 y 3

                                    La trama es recibida por D

                                    hub

                                    hub hub

                                    switch

                                    A

                                    B CD

                                    EF

                                    G H

                                    I

                                    Direccioacuten interfaz

                                    ABEGC

                                    11231

                                    12 3

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                    Ejemplo de Switches

                                    Supongamos que D responde a C con otra trama

                                    El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                    la trama soacutelo por interfaz 1

                                    La trama es recibida por C

                                    hub

                                    hub hub

                                    switch

                                    A

                                    B CD

                                    EF

                                    G H

                                    I

                                    direccioacuten interfaz

                                    ABEGCD

                                    112312

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                    separados

                                    hub hub hub

                                    switch

                                    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                    Dominio de colisioacuten

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                    Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                    interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                    directa al switch No hay colisiones full

                                    duplex

                                    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                    switch

                                    A

                                    Arsquo

                                    B

                                    Brsquo

                                    C

                                    Crsquo

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                    Fin del pareacutentesis 8023

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                    hasta 11 Mbps Direct sequence

                                    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                    Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                    80211 Arquitectura LAN

                                    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                    point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                    BSS 1

                                    BSS 2

                                    Internet

                                    hub switcho routerAP

                                    AP

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                    vecino

                                    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                    AP

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                    AB

                                    CA B C

                                    Arsquos signalstrength

                                    space

                                    Crsquos signalstrength

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                    backoff aleatorio repite 2

                                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                    sender receiver

                                    DIFS

                                    data

                                    SIFS

                                    ACK

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                    APA B

                                    time

                                    RTS(A)RTS(B)

                                    RTS(A)

                                    CTS(A) CTS(A)

                                    DATA (A)

                                    ACK(A) ACK(A)

                                    reservation collision

                                    Pospone tx

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                    framecontrol

                                    durationaddress

                                    1address

                                    2address

                                    4address

                                    3payload CRC

                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                    seqcontrol

                                    Trama 80211 direccionamiento

                                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                    Internetrouter

                                    AP

                                    H1 R1

                                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                    address 1 address 2 address 3

                                    Trama 80211

                                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                                    dest address source address

                                    Trama 8023

                                    Trama 80211 direccionamiento

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                    framecontrol

                                    durationaddress

                                    1address

                                    2address

                                    4address

                                    3payload CRC

                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                    seqcontrol

                                    TypeFromAP

                                    SubtypeToAP

                                    More frag

                                    WEPMoredata

                                    Powermgt

                                    Retry RsvdProtocolversion

                                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                    hub or switch

                                    AP 2

                                    AP 1

                                    H1 BBS 2

                                    BBS 1

                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                    router H1 permanece en la

                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                    Mradius ofcoverage

                                    S

                                    SS

                                    P

                                    P

                                    P

                                    P

                                    M

                                    S

                                    Master device

                                    Slave device

                                    Parked device (inactive)P

                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                    (mouse keyboard headphones)

                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                    Maestro concede permiso

                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                    caracteriacutesticas CDMA

                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                    GSM)

                                    Movilidad 65 Principios

                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                    movilidad en redes celulares

                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                    69 Resumen

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                    Mobile Switching

                                    Center

                                    Public telephonenetwork andInternet

                                    Mobile Switching

                                    Center

                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                    MSC

                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                    celdas

                                    Red cableada

                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                    Redes Celulares El primer salto

                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                    CDMA code division multiple access

                                    frequencybands

                                    time slots

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                    Chile)

                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                    UMTS

                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                    CDMA-2000

                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                    • Direcciones MAC y ARP
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                                    • Direcciones LANs y ARP
                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                    • Ruteo a otra LAN
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                                    • Topologiacutea Estrella
                                    • Estructura de trama Ethernet
                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                    • Ethernet usa CSMACD
                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                    • Hubs
                                    • Slide 34
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                                    • Switches
                                    • Reenviacuteo
                                    • Auto aprendizaje
                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                    • Ejemplo de Switches
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                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
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                                    • Switches accesos dedicados
                                    • Switches vs Routers
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                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-19

                                      Direcciones LANs y ARPCada adaptador (tarjeta) en la LAN tiene una direccioacuten uacutenica

                                      Direccioacuten de Broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF

                                      = adaptador

                                      1A-2F-BB-76-09-AD

                                      58-23-D7-FA-20-B0

                                      0C-C4-11-6F-E3-98

                                      71-65-F7-2B-08-53

                                      LAN(cableada o inalaacutembrica)

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                                      ARP Address Resolution Protocol

                                      Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                                      Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                                      lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                                      tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                                      Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                                      Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                                      1A-2F-BB-76-09-AD

                                      58-23-D7-FA-20-B0

                                      0C-C4-11-6F-E3-98

                                      71-65-F7-2B-08-53

                                      LAN

                                      237196723

                                      237196778

                                      237196714

                                      237196788

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                      Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                      A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                      A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                      FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                      LAN reciben la consulta ARP

                                      B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                      La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                      A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                      a menos que sea refrescada

                                      ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                      tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                      Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                      viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                      B

                                      En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                      A

                                      RB

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                      A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                      111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                      datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                      B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                      A

                                      RB

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                      Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                      La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                      LAN

                                      Router

                                      Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                      A

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                      Capa Enlace de Datos

                                      51 Introduccioacuten y servicios

                                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                      54 Direccionamiento de capa enlace

                                      55 Ethernet

                                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                      ATM y MPLS

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                      Topologiacutea Estrella

                                      En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                      extincioacuten) o switch

                                      hub oswitch

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                      Estructura de trama Ethernet

                                      El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                      protocolo de red) en la trama Ethernet

                                      Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                      con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                      receptor

                                      Dir MACs

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                      Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                      Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                      de otro modo el adaptador descarta la trama

                                      Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                      CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                      Ethernet usa CSMACD

                                      No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                      portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                      Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                      Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                      Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                      datagrama de la capa de red y crea la trama

                                      2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                      3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                      4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                      5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                      CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                      Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                      Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                      Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                      intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                      mayor

                                      Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                      Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                      Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                      La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                      10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                      ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                      100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                      Par trenzado

                                      hub

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                      Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                      fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                      TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                      la colisioacuten

                                      Par trenzado

                                      hub

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                      Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                      Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                      Capa Enlace de Datos

                                      51 Introduccioacuten y servicios

                                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                      54 Direccionamiento de capa enlace

                                      55 Ethernet

                                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                      ATM y MPLS

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                      Switches

                                      Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                      selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                      Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                      Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                      Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                      Reenviacuteo

                                      bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                      hub

                                      hubhub

                                      switch1

                                      2 3

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                      Auto aprendizaje

                                      Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                      (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                      Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                      localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                      Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                      then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                      then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                      Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                      Ejemplo de Switches

                                      Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                      El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                      la trama a interfaces 2 y 3

                                      La trama es recibida por D

                                      hub

                                      hub hub

                                      switch

                                      A

                                      B CD

                                      EF

                                      G H

                                      I

                                      Direccioacuten interfaz

                                      ABEGC

                                      11231

                                      12 3

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                      Ejemplo de Switches

                                      Supongamos que D responde a C con otra trama

                                      El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                      la trama soacutelo por interfaz 1

                                      La trama es recibida por C

                                      hub

                                      hub hub

                                      switch

                                      A

                                      B CD

                                      EF

                                      G H

                                      I

                                      direccioacuten interfaz

                                      ABEGCD

                                      112312

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                      Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                      LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                      El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                      re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                      separados

                                      hub hub hub

                                      switch

                                      Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                      Dominio de colisioacuten

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                      Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                      interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                      directa al switch No hay colisiones full

                                      duplex

                                      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                      switch

                                      A

                                      Arsquo

                                      B

                                      Brsquo

                                      C

                                      Crsquo

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                      Fin del pareacutentesis 8023

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                      hasta 11 Mbps Direct sequence

                                      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                      Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                      80211 Arquitectura LAN

                                      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                      point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                      BSS 1

                                      BSS 2

                                      Internet

                                      hub switcho routerAP

                                      AP

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                      vecino

                                      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                      AP

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                      AB

                                      CA B C

                                      Arsquos signalstrength

                                      space

                                      Crsquos signalstrength

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                      backoff aleatorio repite 2

                                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                      sender receiver

                                      DIFS

                                      data

                                      SIFS

                                      ACK

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                      APA B

                                      time

                                      RTS(A)RTS(B)

                                      RTS(A)

                                      CTS(A) CTS(A)

                                      DATA (A)

                                      ACK(A) ACK(A)

                                      reservation collision

                                      Pospone tx

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                      framecontrol

                                      durationaddress

                                      1address

                                      2address

                                      4address

                                      3payload CRC

                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                      seqcontrol

                                      Trama 80211 direccionamiento

                                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                      Internetrouter

                                      AP

                                      H1 R1

                                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                      address 1 address 2 address 3

                                      Trama 80211

                                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                                      dest address source address

                                      Trama 8023

                                      Trama 80211 direccionamiento

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                      framecontrol

                                      durationaddress

                                      1address

                                      2address

                                      4address

                                      3payload CRC

                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                      seqcontrol

                                      TypeFromAP

                                      SubtypeToAP

                                      More frag

                                      WEPMoredata

                                      Powermgt

                                      Retry RsvdProtocolversion

                                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                      hub or switch

                                      AP 2

                                      AP 1

                                      H1 BBS 2

                                      BBS 1

                                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                                      router H1 permanece en la

                                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                      Mradius ofcoverage

                                      S

                                      SS

                                      P

                                      P

                                      P

                                      P

                                      M

                                      S

                                      Master device

                                      Slave device

                                      Parked device (inactive)P

                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                      (mouse keyboard headphones)

                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                      Maestro concede permiso

                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                      caracteriacutesticas CDMA

                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                      GSM)

                                      Movilidad 65 Principios

                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                      movilidad en redes celulares

                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                      69 Resumen

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                      Mobile Switching

                                      Center

                                      Public telephonenetwork andInternet

                                      Mobile Switching

                                      Center

                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                      MSC

                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                      celdas

                                      Red cableada

                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                      Redes Celulares El primer salto

                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                      CDMA code division multiple access

                                      frequencybands

                                      time slots

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                      Chile)

                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                      UMTS

                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                      CDMA-2000

                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                      • Direcciones MAC y ARP
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                                      • Direcciones LANs y ARP
                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                      • Ruteo a otra LAN
                                      • Slide 23
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                                      • Topologiacutea Estrella
                                      • Estructura de trama Ethernet
                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                      • Ethernet usa CSMACD
                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                      • Hubs
                                      • Slide 34
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                                      • Switches
                                      • Reenviacuteo
                                      • Auto aprendizaje
                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                      • Ejemplo de Switches
                                      • Slide 41
                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
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                                      • Switches accesos dedicados
                                      • Switches vs Routers
                                      • Slide 46
                                      • Slide 47
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                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-20

                                        ARP Address Resolution Protocol

                                        Cada nodo IP (Host o Router) de la LAN tiene una tabla ARP

                                        Tabla ARP mapea direcciones IP -gt MAC para algunos nodos de la LAN

                                        lt IP address MAC address TTLgt TTL (Time To Live)

                                        tiempo de expiracioacuten para el mapeo (tiacutepicamente 20 min)

                                        Mismo nombre pero no confundir con TTL en encabezado IP

                                        Pregunta coacutemo determinar la direccioacuten MAC sabiendola direccioacuten IP

                                        1A-2F-BB-76-09-AD

                                        58-23-D7-FA-20-B0

                                        0C-C4-11-6F-E3-98

                                        71-65-F7-2B-08-53

                                        LAN

                                        237196723

                                        237196778

                                        237196714

                                        237196788

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                        Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                        A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                        A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                        FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                        LAN reciben la consulta ARP

                                        B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                        La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                        A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                        a menos que sea refrescada

                                        ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                        tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                        Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                        viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                        B

                                        En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                        A

                                        RB

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                        A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                        111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                        datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                        B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                        A

                                        RB

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                        Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                        La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                        LAN

                                        Router

                                        Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                        A

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                        Capa Enlace de Datos

                                        51 Introduccioacuten y servicios

                                        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                        54 Direccionamiento de capa enlace

                                        55 Ethernet

                                        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                        ATM y MPLS

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                        Topologiacutea Estrella

                                        En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                        extincioacuten) o switch

                                        hub oswitch

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                        Estructura de trama Ethernet

                                        El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                        protocolo de red) en la trama Ethernet

                                        Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                        con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                        receptor

                                        Dir MACs

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                        Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                        Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                        de otro modo el adaptador descarta la trama

                                        Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                        CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                        Ethernet usa CSMACD

                                        No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                        portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                        Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                        Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                        Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                        datagrama de la capa de red y crea la trama

                                        2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                        3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                        4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                        5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                        CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                        Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                        Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                        Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                        intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                        mayor

                                        Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                        Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                        Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                        La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                        10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                        ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                        100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                        Par trenzado

                                        hub

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                        Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                        fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                        TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                        la colisioacuten

                                        Par trenzado

                                        hub

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                        Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                        Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                        Capa Enlace de Datos

                                        51 Introduccioacuten y servicios

                                        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                        54 Direccionamiento de capa enlace

                                        55 Ethernet

                                        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                        ATM y MPLS

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                        Switches

                                        Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                        selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                        Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                        Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                        Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                        Reenviacuteo

                                        bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                        hub

                                        hubhub

                                        switch1

                                        2 3

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                        Auto aprendizaje

                                        Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                        (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                        Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                        localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                        Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                        then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                        then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                        Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                        Ejemplo de Switches

                                        Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                        El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                        la trama a interfaces 2 y 3

                                        La trama es recibida por D

                                        hub

                                        hub hub

                                        switch

                                        A

                                        B CD

                                        EF

                                        G H

                                        I

                                        Direccioacuten interfaz

                                        ABEGC

                                        11231

                                        12 3

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                        Ejemplo de Switches

                                        Supongamos que D responde a C con otra trama

                                        El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                        la trama soacutelo por interfaz 1

                                        La trama es recibida por C

                                        hub

                                        hub hub

                                        switch

                                        A

                                        B CD

                                        EF

                                        G H

                                        I

                                        direccioacuten interfaz

                                        ABEGCD

                                        112312

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                        Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                        LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                        El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                        re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                        separados

                                        hub hub hub

                                        switch

                                        Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                        Dominio de colisioacuten

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                        Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                        Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                        Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                        interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                        directa al switch No hay colisiones full

                                        duplex

                                        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                        switch

                                        A

                                        Arsquo

                                        B

                                        Brsquo

                                        C

                                        Crsquo

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                        Fin del pareacutentesis 8023

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                        hasta 11 Mbps Direct sequence

                                        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                        Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                        80211 Arquitectura LAN

                                        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                        point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                        BSS 1

                                        BSS 2

                                        Internet

                                        hub switcho routerAP

                                        AP

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                        vecino

                                        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                        AP

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                        AB

                                        CA B C

                                        Arsquos signalstrength

                                        space

                                        Crsquos signalstrength

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                        backoff aleatorio repite 2

                                        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                        sender receiver

                                        DIFS

                                        data

                                        SIFS

                                        ACK

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                        APA B

                                        time

                                        RTS(A)RTS(B)

                                        RTS(A)

                                        CTS(A) CTS(A)

                                        DATA (A)

                                        ACK(A) ACK(A)

                                        reservation collision

                                        Pospone tx

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                        framecontrol

                                        durationaddress

                                        1address

                                        2address

                                        4address

                                        3payload CRC

                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                        seqcontrol

                                        Trama 80211 direccionamiento

                                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                        Internetrouter

                                        AP

                                        H1 R1

                                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                        address 1 address 2 address 3

                                        Trama 80211

                                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                                        dest address source address

                                        Trama 8023

                                        Trama 80211 direccionamiento

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                        framecontrol

                                        durationaddress

                                        1address

                                        2address

                                        4address

                                        3payload CRC

                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                        seqcontrol

                                        TypeFromAP

                                        SubtypeToAP

                                        More frag

                                        WEPMoredata

                                        Powermgt

                                        Retry RsvdProtocolversion

                                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                        hub or switch

                                        AP 2

                                        AP 1

                                        H1 BBS 2

                                        BBS 1

                                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                                        router H1 permanece en la

                                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                        Mradius ofcoverage

                                        S

                                        SS

                                        P

                                        P

                                        P

                                        P

                                        M

                                        S

                                        Master device

                                        Slave device

                                        Parked device (inactive)P

                                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                        (mouse keyboard headphones)

                                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                        Maestro concede permiso

                                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                        caracteriacutesticas CDMA

                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                        GSM)

                                        Movilidad 65 Principios

                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                        movilidad en redes celulares

                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                        69 Resumen

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                        Mobile Switching

                                        Center

                                        Public telephonenetwork andInternet

                                        Mobile Switching

                                        Center

                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                        MSC

                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                        celdas

                                        Red cableada

                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                        Redes Celulares El primer salto

                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                        CDMA code division multiple access

                                        frequencybands

                                        time slots

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                        Chile)

                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                        UMTS

                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                        CDMA-2000

                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                        • Direcciones MAC y ARP
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                                        • Direcciones LANs y ARP
                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                        • Ruteo a otra LAN
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                                        • Topologiacutea Estrella
                                        • Estructura de trama Ethernet
                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                        • Ethernet usa CSMACD
                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                        • Hubs
                                        • Slide 34
                                        • Slide 35
                                        • Switches
                                        • Reenviacuteo
                                        • Auto aprendizaje
                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                        • Ejemplo de Switches
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                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
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                                        • Switches accesos dedicados
                                        • Switches vs Routers
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                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-21

                                          Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)

                                          A quiere enviar un datagrama a B y la direccioacuten MAC de B no estaacute en tabla ARP de A

                                          A difunde (broadcasts) un paquete consulta ARP conteniendo la IP de B Direccioacuten destino MAC =

                                          FF-FF-FF-FF-FF-FF Todas las maacutequinas de la

                                          LAN reciben la consulta ARP

                                          B recibe paquete ARP y responde a A con su direccioacuten MAC

                                          La respuesta es enviada a la MAC de A (unicast)

                                          A guarda el par IP-a-MAC en su tabla ARP hasta que la informacioacuten envejece (times out) La informacioacuten expira

                                          a menos que sea refrescada

                                          ARP es ldquoplug-and-playrdquo Los nodos crean sus

                                          tablas de ARP sin intervencioacuten de la administradores

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                          Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                          viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                          B

                                          En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                          A

                                          RB

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                          A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                          111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                          datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                          B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                          A

                                          RB

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                          Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                          La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                          LAN

                                          Router

                                          Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                          A

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                          Capa Enlace de Datos

                                          51 Introduccioacuten y servicios

                                          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                          54 Direccionamiento de capa enlace

                                          55 Ethernet

                                          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                          ATM y MPLS

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                          Topologiacutea Estrella

                                          En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                          extincioacuten) o switch

                                          hub oswitch

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                          Estructura de trama Ethernet

                                          El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                          protocolo de red) en la trama Ethernet

                                          Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                          con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                          receptor

                                          Dir MACs

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                          Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                          Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                          de otro modo el adaptador descarta la trama

                                          Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                          CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                          Ethernet usa CSMACD

                                          No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                          portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                          Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                          Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                          Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                          datagrama de la capa de red y crea la trama

                                          2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                          3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                          4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                          5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                          CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                          Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                          Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                          Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                          intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                          mayor

                                          Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                          Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                          Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                          La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                          10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                          ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                          100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                          Par trenzado

                                          hub

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                          Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                          fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                          TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                          la colisioacuten

                                          Par trenzado

                                          hub

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                          Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                          Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                          Capa Enlace de Datos

                                          51 Introduccioacuten y servicios

                                          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                          54 Direccionamiento de capa enlace

                                          55 Ethernet

                                          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                          ATM y MPLS

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                          Switches

                                          Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                          selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                          Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                          Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                          Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                          Reenviacuteo

                                          bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                          hub

                                          hubhub

                                          switch1

                                          2 3

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                          Auto aprendizaje

                                          Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                          (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                          Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                          localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                          Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                          then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                          then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                          Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                          Ejemplo de Switches

                                          Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                          El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                          la trama a interfaces 2 y 3

                                          La trama es recibida por D

                                          hub

                                          hub hub

                                          switch

                                          A

                                          B CD

                                          EF

                                          G H

                                          I

                                          Direccioacuten interfaz

                                          ABEGC

                                          11231

                                          12 3

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                          Ejemplo de Switches

                                          Supongamos que D responde a C con otra trama

                                          El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                          la trama soacutelo por interfaz 1

                                          La trama es recibida por C

                                          hub

                                          hub hub

                                          switch

                                          A

                                          B CD

                                          EF

                                          G H

                                          I

                                          direccioacuten interfaz

                                          ABEGCD

                                          112312

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                          Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                          LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                          El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                          re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                          separados

                                          hub hub hub

                                          switch

                                          Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                          Dominio de colisioacuten

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                          Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                          Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                          Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                          interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                          directa al switch No hay colisiones full

                                          duplex

                                          Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                          switch

                                          A

                                          Arsquo

                                          B

                                          Brsquo

                                          C

                                          Crsquo

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                          Fin del pareacutentesis 8023

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                          hasta 11 Mbps Direct sequence

                                          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                          Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                          80211 Arquitectura LAN

                                          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                          point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                          BSS 1

                                          BSS 2

                                          Internet

                                          hub switcho routerAP

                                          AP

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                          vecino

                                          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                          AP

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                          AB

                                          CA B C

                                          Arsquos signalstrength

                                          space

                                          Crsquos signalstrength

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                          backoff aleatorio repite 2

                                          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                          sender receiver

                                          DIFS

                                          data

                                          SIFS

                                          ACK

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                          Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                          APA B

                                          time

                                          RTS(A)RTS(B)

                                          RTS(A)

                                          CTS(A) CTS(A)

                                          DATA (A)

                                          ACK(A) ACK(A)

                                          reservation collision

                                          Pospone tx

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                          framecontrol

                                          durationaddress

                                          1address

                                          2address

                                          4address

                                          3payload CRC

                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                          seqcontrol

                                          Trama 80211 direccionamiento

                                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                          Internetrouter

                                          AP

                                          H1 R1

                                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                          address 1 address 2 address 3

                                          Trama 80211

                                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                                          dest address source address

                                          Trama 8023

                                          Trama 80211 direccionamiento

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                          framecontrol

                                          durationaddress

                                          1address

                                          2address

                                          4address

                                          3payload CRC

                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                          seqcontrol

                                          TypeFromAP

                                          SubtypeToAP

                                          More frag

                                          WEPMoredata

                                          Powermgt

                                          Retry RsvdProtocolversion

                                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                          hub or switch

                                          AP 2

                                          AP 1

                                          H1 BBS 2

                                          BBS 1

                                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                                          router H1 permanece en la

                                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                          Mradius ofcoverage

                                          S

                                          SS

                                          P

                                          P

                                          P

                                          P

                                          M

                                          S

                                          Master device

                                          Slave device

                                          Parked device (inactive)P

                                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                          (mouse keyboard headphones)

                                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                          Maestro concede permiso

                                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                          caracteriacutesticas CDMA

                                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                          GSM)

                                          Movilidad 65 Principios

                                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                          movilidad en redes celulares

                                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                          69 Resumen

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                          Mobile Switching

                                          Center

                                          Public telephonenetwork andInternet

                                          Mobile Switching

                                          Center

                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                          MSC

                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                          celdas

                                          Red cableada

                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                          Redes Celulares El primer salto

                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                          CDMA code division multiple access

                                          frequencybands

                                          time slots

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                          Chile)

                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                          UMTS

                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                          CDMA-2000

                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                          • Direcciones MAC y ARP
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                                          • Direcciones LANs y ARP
                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                          • Ruteo a otra LAN
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                                          • Topologiacutea Estrella
                                          • Estructura de trama Ethernet
                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                          • Ethernet usa CSMACD
                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                          • Hubs
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                                          • Switches
                                          • Reenviacuteo
                                          • Auto aprendizaje
                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                          • Ejemplo de Switches
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                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
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                                          • Switches accesos dedicados
                                          • Switches vs Routers
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                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-22

                                            Ruteo a otra LANSeguimiento enviacuteo de datagrama desde A a B

                                            viacutea R asume que A conoce direccioacuten IP de

                                            B

                                            En router R hay dos tablas ARP una por cada interfaz (o por cada red LAN del router R)

                                            A

                                            RB

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                            A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                            111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                            datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                            B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                            A

                                            RB

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                            Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                            La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                            LAN

                                            Router

                                            Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                            A

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                            Capa Enlace de Datos

                                            51 Introduccioacuten y servicios

                                            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                            54 Direccionamiento de capa enlace

                                            55 Ethernet

                                            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                            ATM y MPLS

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                            Topologiacutea Estrella

                                            En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                            extincioacuten) o switch

                                            hub oswitch

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                            Estructura de trama Ethernet

                                            El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                            protocolo de red) en la trama Ethernet

                                            Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                            con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                            receptor

                                            Dir MACs

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                            Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                            Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                            de otro modo el adaptador descarta la trama

                                            Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                            CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                            Ethernet usa CSMACD

                                            No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                            portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                            Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                            Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                            Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                            datagrama de la capa de red y crea la trama

                                            2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                            3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                            4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                            5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                            CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                            Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                            Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                            Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                            intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                            mayor

                                            Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                            Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                            Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                            La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                            10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                            ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                            100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                            Par trenzado

                                            hub

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                            Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                            fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                            TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                            la colisioacuten

                                            Par trenzado

                                            hub

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                            Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                            Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                            Capa Enlace de Datos

                                            51 Introduccioacuten y servicios

                                            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                            54 Direccionamiento de capa enlace

                                            55 Ethernet

                                            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                            ATM y MPLS

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                            Switches

                                            Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                            selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                            Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                            Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                            Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                            Reenviacuteo

                                            bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                            hub

                                            hubhub

                                            switch1

                                            2 3

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                            Auto aprendizaje

                                            Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                            (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                            Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                            localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                            Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                            then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                            then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                            Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                            Ejemplo de Switches

                                            Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                            El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                            la trama a interfaces 2 y 3

                                            La trama es recibida por D

                                            hub

                                            hub hub

                                            switch

                                            A

                                            B CD

                                            EF

                                            G H

                                            I

                                            Direccioacuten interfaz

                                            ABEGC

                                            11231

                                            12 3

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                            Ejemplo de Switches

                                            Supongamos que D responde a C con otra trama

                                            El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                            la trama soacutelo por interfaz 1

                                            La trama es recibida por C

                                            hub

                                            hub hub

                                            switch

                                            A

                                            B CD

                                            EF

                                            G H

                                            I

                                            direccioacuten interfaz

                                            ABEGCD

                                            112312

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                            Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                            LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                            El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                            re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                            separados

                                            hub hub hub

                                            switch

                                            Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                            Dominio de colisioacuten

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                            Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                            Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                            Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                            interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                            directa al switch No hay colisiones full

                                            duplex

                                            Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                            switch

                                            A

                                            Arsquo

                                            B

                                            Brsquo

                                            C

                                            Crsquo

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                            Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                            enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                            encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                            Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                            Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                            Fin del pareacutentesis 8023

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                            hasta 11 Mbps Direct sequence

                                            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                            Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                            80211 Arquitectura LAN

                                            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                            point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                            BSS 1

                                            BSS 2

                                            Internet

                                            hub switcho routerAP

                                            AP

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                            vecino

                                            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                            AP

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                            AB

                                            CA B C

                                            Arsquos signalstrength

                                            space

                                            Crsquos signalstrength

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                            backoff aleatorio repite 2

                                            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                            sender receiver

                                            DIFS

                                            data

                                            SIFS

                                            ACK

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                            Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                            APA B

                                            time

                                            RTS(A)RTS(B)

                                            RTS(A)

                                            CTS(A) CTS(A)

                                            DATA (A)

                                            ACK(A) ACK(A)

                                            reservation collision

                                            Pospone tx

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                            framecontrol

                                            durationaddress

                                            1address

                                            2address

                                            4address

                                            3payload CRC

                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                            seqcontrol

                                            Trama 80211 direccionamiento

                                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                            Internetrouter

                                            AP

                                            H1 R1

                                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                            address 1 address 2 address 3

                                            Trama 80211

                                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                                            dest address source address

                                            Trama 8023

                                            Trama 80211 direccionamiento

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                            framecontrol

                                            durationaddress

                                            1address

                                            2address

                                            4address

                                            3payload CRC

                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                            seqcontrol

                                            TypeFromAP

                                            SubtypeToAP

                                            More frag

                                            WEPMoredata

                                            Powermgt

                                            Retry RsvdProtocolversion

                                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                            hub or switch

                                            AP 2

                                            AP 1

                                            H1 BBS 2

                                            BBS 1

                                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                                            router H1 permanece en la

                                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                            Mradius ofcoverage

                                            S

                                            SS

                                            P

                                            P

                                            P

                                            P

                                            M

                                            S

                                            Master device

                                            Slave device

                                            Parked device (inactive)P

                                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                            (mouse keyboard headphones)

                                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                            Maestro concede permiso

                                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                            caracteriacutesticas CDMA

                                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                            GSM)

                                            Movilidad 65 Principios

                                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                            movilidad en redes celulares

                                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                            69 Resumen

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                            Mobile Switching

                                            Center

                                            Public telephonenetwork andInternet

                                            Mobile Switching

                                            Center

                                            Componentes de arquitectura de red Celular

                                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                            MSC

                                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                            celdas

                                            Red cableada

                                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                            Redes Celulares El primer salto

                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                            CDMA code division multiple access

                                            frequencybands

                                            time slots

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                            Chile)

                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                            UMTS

                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                            CDMA-2000

                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                            • Direcciones MAC y ARP
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                                            • Direcciones LANs y ARP
                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                            • Ruteo a otra LAN
                                            • Slide 23
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                                            • Topologiacutea Estrella
                                            • Estructura de trama Ethernet
                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                            • Ethernet usa CSMACD
                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                            • Hubs
                                            • Slide 34
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                                            • Switches
                                            • Reenviacuteo
                                            • Auto aprendizaje
                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                            • Ejemplo de Switches
                                            • Slide 41
                                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                                            • Slide 43
                                            • Switches accesos dedicados
                                            • Switches vs Routers
                                            • Slide 46
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                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-23

                                              A crea datagrama con fuente A y destino B A usa ARP para obtener la MAC de R para la interfaz

                                              111111111110 A crea una trama (frame) con direccioacuten MAC de R como destino los

                                              datos de la trama contienen el datagrama IP de A a B El adaptador de A enviacutea la trama El adaptador de R recibe la trama R saca el datagrama IP de la trama Ethernet y ve que el destino es

                                              B R usa ARP para obtener la direccioacuten MAC de B R crea la trama con el datagrama IP de A para B y lo enviacutea a B

                                              A

                                              RB

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                              Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                              La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                              LAN

                                              Router

                                              Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                              A

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                              Capa Enlace de Datos

                                              51 Introduccioacuten y servicios

                                              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                              54 Direccionamiento de capa enlace

                                              55 Ethernet

                                              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                              ATM y MPLS

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                              Topologiacutea Estrella

                                              En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                              extincioacuten) o switch

                                              hub oswitch

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                              Estructura de trama Ethernet

                                              El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                              protocolo de red) en la trama Ethernet

                                              Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                              con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                              receptor

                                              Dir MACs

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                              Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                              Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                              de otro modo el adaptador descarta la trama

                                              Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                              CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                              Ethernet usa CSMACD

                                              No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                              portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                              Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                              Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                              Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                              datagrama de la capa de red y crea la trama

                                              2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                              3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                              4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                              5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                              CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                              Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                              Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                              Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                              intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                              mayor

                                              Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                              Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                              Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                              La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                              10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                              ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                              100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                              Par trenzado

                                              hub

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                              Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                              fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                              TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                              la colisioacuten

                                              Par trenzado

                                              hub

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                              Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                              Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                              Capa Enlace de Datos

                                              51 Introduccioacuten y servicios

                                              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                              54 Direccionamiento de capa enlace

                                              55 Ethernet

                                              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                              ATM y MPLS

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                              Switches

                                              Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                              selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                              Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                              Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                              Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                              Reenviacuteo

                                              bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                              hub

                                              hubhub

                                              switch1

                                              2 3

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                              Auto aprendizaje

                                              Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                              (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                              Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                              localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                              Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                              then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                              then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                              Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                              Ejemplo de Switches

                                              Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                              El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                              la trama a interfaces 2 y 3

                                              La trama es recibida por D

                                              hub

                                              hub hub

                                              switch

                                              A

                                              B CD

                                              EF

                                              G H

                                              I

                                              Direccioacuten interfaz

                                              ABEGC

                                              11231

                                              12 3

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                              Ejemplo de Switches

                                              Supongamos que D responde a C con otra trama

                                              El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                              la trama soacutelo por interfaz 1

                                              La trama es recibida por C

                                              hub

                                              hub hub

                                              switch

                                              A

                                              B CD

                                              EF

                                              G H

                                              I

                                              direccioacuten interfaz

                                              ABEGCD

                                              112312

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                              Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                              LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                              El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                              re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                              separados

                                              hub hub hub

                                              switch

                                              Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                              Dominio de colisioacuten

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                              Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                              Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                              Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                              interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                              directa al switch No hay colisiones full

                                              duplex

                                              Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                              switch

                                              A

                                              Arsquo

                                              B

                                              Brsquo

                                              C

                                              Crsquo

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                              Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                              enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                              encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                              Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                              Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                              Fin del pareacutentesis 8023

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                              hasta 11 Mbps Direct sequence

                                              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                              Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                              80211 Arquitectura LAN

                                              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                              point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                              BSS 1

                                              BSS 2

                                              Internet

                                              hub switcho routerAP

                                              AP

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                              vecino

                                              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                              AP

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                              AB

                                              CA B C

                                              Arsquos signalstrength

                                              space

                                              Crsquos signalstrength

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                              backoff aleatorio repite 2

                                              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                              sender receiver

                                              DIFS

                                              data

                                              SIFS

                                              ACK

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                              Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                              APA B

                                              time

                                              RTS(A)RTS(B)

                                              RTS(A)

                                              CTS(A) CTS(A)

                                              DATA (A)

                                              ACK(A) ACK(A)

                                              reservation collision

                                              Pospone tx

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                              framecontrol

                                              durationaddress

                                              1address

                                              2address

                                              4address

                                              3payload CRC

                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                              seqcontrol

                                              Trama 80211 direccionamiento

                                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                              Internetrouter

                                              AP

                                              H1 R1

                                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                              address 1 address 2 address 3

                                              Trama 80211

                                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                                              dest address source address

                                              Trama 8023

                                              Trama 80211 direccionamiento

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                              framecontrol

                                              durationaddress

                                              1address

                                              2address

                                              4address

                                              3payload CRC

                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                              seqcontrol

                                              TypeFromAP

                                              SubtypeToAP

                                              More frag

                                              WEPMoredata

                                              Powermgt

                                              Retry RsvdProtocolversion

                                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                              hub or switch

                                              AP 2

                                              AP 1

                                              H1 BBS 2

                                              BBS 1

                                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                                              router H1 permanece en la

                                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                              Mradius ofcoverage

                                              S

                                              SS

                                              P

                                              P

                                              P

                                              P

                                              M

                                              S

                                              Master device

                                              Slave device

                                              Parked device (inactive)P

                                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                              (mouse keyboard headphones)

                                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                              Maestro concede permiso

                                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                              caracteriacutesticas CDMA

                                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                              GSM)

                                              Movilidad 65 Principios

                                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                              movilidad en redes celulares

                                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                              69 Resumen

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                              Mobile Switching

                                              Center

                                              Public telephonenetwork andInternet

                                              Mobile Switching

                                              Center

                                              Componentes de arquitectura de red Celular

                                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                              MSC

                                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                              celdas

                                              Red cableada

                                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                              Redes Celulares El primer salto

                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                              CDMA code division multiple access

                                              frequencybands

                                              time slots

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                              Chile)

                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                              UMTS

                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                              CDMA-2000

                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                              • Direcciones MAC y ARP
                                              • Slide 18
                                              • Direcciones LANs y ARP
                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                              • Ruteo a otra LAN
                                              • Slide 23
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                                              • Topologiacutea Estrella
                                              • Estructura de trama Ethernet
                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                              • Ethernet usa CSMACD
                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                              • Hubs
                                              • Slide 34
                                              • Slide 35
                                              • Switches
                                              • Reenviacuteo
                                              • Auto aprendizaje
                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                              • Ejemplo de Switches
                                              • Slide 41
                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                              • Slide 43
                                              • Switches accesos dedicados
                                              • Switches vs Routers
                                              • Slide 46
                                              • Slide 47
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                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-24

                                                Algunas implementaciones de ARP actualizan la asociacioacuten IP-MAC cuando se recibe un mensaje de respuesta ARP auacuten cuando no se haya difundido una consulta ARP Muestre coacutemo esta debilidad puede ser explotada para hacer pasar por una maacutequina intermedia el traacutefico que se desea enviar al router

                                                La maacutequina atacante puede enviar una respuesta ARP a la maacutequina A diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP del router Luego enviacutea una respuesta ARP al router diciendo que su MAC es la correspondiente a la IP de la maacutequina A

                                                LAN

                                                Router

                                                Atacante que desea recibir traacutefico queA intenta hacer llegar al router

                                                A

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                                Capa Enlace de Datos

                                                51 Introduccioacuten y servicios

                                                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                54 Direccionamiento de capa enlace

                                                55 Ethernet

                                                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                ATM y MPLS

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                                Topologiacutea Estrella

                                                En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                                extincioacuten) o switch

                                                hub oswitch

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                                Estructura de trama Ethernet

                                                El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                                protocolo de red) en la trama Ethernet

                                                Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                                con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                                receptor

                                                Dir MACs

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                                Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                                Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                                de otro modo el adaptador descarta la trama

                                                Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                                CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                Ethernet usa CSMACD

                                                No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                mayor

                                                Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                Par trenzado

                                                hub

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                la colisioacuten

                                                Par trenzado

                                                hub

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                Capa Enlace de Datos

                                                51 Introduccioacuten y servicios

                                                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                54 Direccionamiento de capa enlace

                                                55 Ethernet

                                                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                ATM y MPLS

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                Switches

                                                Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                Reenviacuteo

                                                bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                hub

                                                hubhub

                                                switch1

                                                2 3

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                Auto aprendizaje

                                                Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                Ejemplo de Switches

                                                Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                la trama a interfaces 2 y 3

                                                La trama es recibida por D

                                                hub

                                                hub hub

                                                switch

                                                A

                                                B CD

                                                EF

                                                G H

                                                I

                                                Direccioacuten interfaz

                                                ABEGC

                                                11231

                                                12 3

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                Ejemplo de Switches

                                                Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                la trama soacutelo por interfaz 1

                                                La trama es recibida por C

                                                hub

                                                hub hub

                                                switch

                                                A

                                                B CD

                                                EF

                                                G H

                                                I

                                                direccioacuten interfaz

                                                ABEGCD

                                                112312

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                separados

                                                hub hub hub

                                                switch

                                                Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                Dominio de colisioacuten

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                directa al switch No hay colisiones full

                                                duplex

                                                Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                switch

                                                A

                                                Arsquo

                                                B

                                                Brsquo

                                                C

                                                Crsquo

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                Fin del pareacutentesis 8023

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                80211 Arquitectura LAN

                                                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                BSS 1

                                                BSS 2

                                                Internet

                                                hub switcho routerAP

                                                AP

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                vecino

                                                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                AP

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                AB

                                                CA B C

                                                Arsquos signalstrength

                                                space

                                                Crsquos signalstrength

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                backoff aleatorio repite 2

                                                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                sender receiver

                                                DIFS

                                                data

                                                SIFS

                                                ACK

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                APA B

                                                time

                                                RTS(A)RTS(B)

                                                RTS(A)

                                                CTS(A) CTS(A)

                                                DATA (A)

                                                ACK(A) ACK(A)

                                                reservation collision

                                                Pospone tx

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                framecontrol

                                                durationaddress

                                                1address

                                                2address

                                                4address

                                                3payload CRC

                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                seqcontrol

                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                Internetrouter

                                                AP

                                                H1 R1

                                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                address 1 address 2 address 3

                                                Trama 80211

                                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                dest address source address

                                                Trama 8023

                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                framecontrol

                                                durationaddress

                                                1address

                                                2address

                                                4address

                                                3payload CRC

                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                seqcontrol

                                                TypeFromAP

                                                SubtypeToAP

                                                More frag

                                                WEPMoredata

                                                Powermgt

                                                Retry RsvdProtocolversion

                                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                hub or switch

                                                AP 2

                                                AP 1

                                                H1 BBS 2

                                                BBS 1

                                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                router H1 permanece en la

                                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                Mradius ofcoverage

                                                S

                                                SS

                                                P

                                                P

                                                P

                                                P

                                                M

                                                S

                                                Master device

                                                Slave device

                                                Parked device (inactive)P

                                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                (mouse keyboard headphones)

                                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                Maestro concede permiso

                                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                caracteriacutesticas CDMA

                                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                GSM)

                                                Movilidad 65 Principios

                                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                movilidad en redes celulares

                                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                69 Resumen

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                Mobile Switching

                                                Center

                                                Public telephonenetwork andInternet

                                                Mobile Switching

                                                Center

                                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                MSC

                                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                celdas

                                                Red cableada

                                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                Redes Celulares El primer salto

                                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                CDMA code division multiple access

                                                frequencybands

                                                time slots

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                Chile)

                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                UMTS

                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                CDMA-2000

                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                • Direcciones MAC y ARP
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                                                • Direcciones LANs y ARP
                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                • Ruteo a otra LAN
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                                                • Topologiacutea Estrella
                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                • Hubs
                                                • Slide 34
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                                                • Switches
                                                • Reenviacuteo
                                                • Auto aprendizaje
                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                • Ejemplo de Switches
                                                • Slide 41
                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                • Slide 43
                                                • Switches accesos dedicados
                                                • Switches vs Routers
                                                • Slide 46
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                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-25

                                                  Capa Enlace de Datos

                                                  51 Introduccioacuten y servicios

                                                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                  54 Direccionamiento de capa enlace

                                                  55 Ethernet

                                                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                  ATM y MPLS

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                                  Topologiacutea Estrella

                                                  En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                                  extincioacuten) o switch

                                                  hub oswitch

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                                  Estructura de trama Ethernet

                                                  El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                                  protocolo de red) en la trama Ethernet

                                                  Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                                  con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                                  receptor

                                                  Dir MACs

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                                  Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                                  Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                                  de otro modo el adaptador descarta la trama

                                                  Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                                  CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                  Ethernet usa CSMACD

                                                  No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                  portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                  Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                  Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                  Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                  datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                  2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                  3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                  4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                  5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                  CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                  Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                  Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                  Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                  intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                  mayor

                                                  Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                  Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                  Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                  La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                  10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                  ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                  100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                  Par trenzado

                                                  hub

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                  Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                  fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                  TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                  la colisioacuten

                                                  Par trenzado

                                                  hub

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                  Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                  Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                  Capa Enlace de Datos

                                                  51 Introduccioacuten y servicios

                                                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                  54 Direccionamiento de capa enlace

                                                  55 Ethernet

                                                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                  ATM y MPLS

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                  Switches

                                                  Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                  selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                  Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                  Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                  Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                  Reenviacuteo

                                                  bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                  hub

                                                  hubhub

                                                  switch1

                                                  2 3

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                  Auto aprendizaje

                                                  Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                  (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                  Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                  localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                  Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                  then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                  then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                  Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                  Ejemplo de Switches

                                                  Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                  El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                  la trama a interfaces 2 y 3

                                                  La trama es recibida por D

                                                  hub

                                                  hub hub

                                                  switch

                                                  A

                                                  B CD

                                                  EF

                                                  G H

                                                  I

                                                  Direccioacuten interfaz

                                                  ABEGC

                                                  11231

                                                  12 3

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                  Ejemplo de Switches

                                                  Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                  El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                  la trama soacutelo por interfaz 1

                                                  La trama es recibida por C

                                                  hub

                                                  hub hub

                                                  switch

                                                  A

                                                  B CD

                                                  EF

                                                  G H

                                                  I

                                                  direccioacuten interfaz

                                                  ABEGCD

                                                  112312

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                  Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                  LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                  El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                  re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                  separados

                                                  hub hub hub

                                                  switch

                                                  Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                  Dominio de colisioacuten

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                  Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                  Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                  Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                  interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                  directa al switch No hay colisiones full

                                                  duplex

                                                  Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                  switch

                                                  A

                                                  Arsquo

                                                  B

                                                  Brsquo

                                                  C

                                                  Crsquo

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                  Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                  enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                  encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                  Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                  Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                  Fin del pareacutentesis 8023

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                  IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                  24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                  hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                  spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                  bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                  Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                  80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                  80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                  Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                  Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                  80211 Arquitectura LAN

                                                  Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                  point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                  (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                  Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                  BSS 1

                                                  BSS 2

                                                  Internet

                                                  hub switcho routerAP

                                                  AP

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                  vecino

                                                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                  AP

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                  AB

                                                  CA B C

                                                  Arsquos signalstrength

                                                  space

                                                  Crsquos signalstrength

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                  backoff aleatorio repite 2

                                                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                  sender receiver

                                                  DIFS

                                                  data

                                                  SIFS

                                                  ACK

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                  APA B

                                                  time

                                                  RTS(A)RTS(B)

                                                  RTS(A)

                                                  CTS(A) CTS(A)

                                                  DATA (A)

                                                  ACK(A) ACK(A)

                                                  reservation collision

                                                  Pospone tx

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                  framecontrol

                                                  durationaddress

                                                  1address

                                                  2address

                                                  4address

                                                  3payload CRC

                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                  seqcontrol

                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                  Internetrouter

                                                  AP

                                                  H1 R1

                                                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                  address 1 address 2 address 3

                                                  Trama 80211

                                                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                  dest address source address

                                                  Trama 8023

                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                  framecontrol

                                                  durationaddress

                                                  1address

                                                  2address

                                                  4address

                                                  3payload CRC

                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                  seqcontrol

                                                  TypeFromAP

                                                  SubtypeToAP

                                                  More frag

                                                  WEPMoredata

                                                  Powermgt

                                                  Retry RsvdProtocolversion

                                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                  hub or switch

                                                  AP 2

                                                  AP 1

                                                  H1 BBS 2

                                                  BBS 1

                                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                  router H1 permanece en la

                                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                  Mradius ofcoverage

                                                  S

                                                  SS

                                                  P

                                                  P

                                                  P

                                                  P

                                                  M

                                                  S

                                                  Master device

                                                  Slave device

                                                  Parked device (inactive)P

                                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                  (mouse keyboard headphones)

                                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                  Maestro concede permiso

                                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                  caracteriacutesticas CDMA

                                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                  GSM)

                                                  Movilidad 65 Principios

                                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                  movilidad en redes celulares

                                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                  69 Resumen

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                  Mobile Switching

                                                  Center

                                                  Public telephonenetwork andInternet

                                                  Mobile Switching

                                                  Center

                                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                  MSC

                                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                  celdas

                                                  Red cableada

                                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                  Redes Celulares El primer salto

                                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                  CDMA code division multiple access

                                                  frequencybands

                                                  time slots

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                  Chile)

                                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                  UMTS

                                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                  CDMA-2000

                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                  • Direcciones MAC y ARP
                                                  • Slide 18
                                                  • Direcciones LANs y ARP
                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                  • Slide 23
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                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                  • Hubs
                                                  • Slide 34
                                                  • Slide 35
                                                  • Switches
                                                  • Reenviacuteo
                                                  • Auto aprendizaje
                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                  • Ejemplo de Switches
                                                  • Slide 41
                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                  • Slide 43
                                                  • Switches accesos dedicados
                                                  • Switches vs Routers
                                                  • Slide 46
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                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-26

                                                    Topologiacutea Estrella

                                                    En los 90 era comuacuten la topologiacutea Bus Hoy (2008) domina la topologiacutea estrella Elecciones de conexioacuten hub (en

                                                    extincioacuten) o switch

                                                    hub oswitch

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                                    Estructura de trama Ethernet

                                                    El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                                    protocolo de red) en la trama Ethernet

                                                    Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                                    con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                                    receptor

                                                    Dir MACs

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                                    Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                                    Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                                    de otro modo el adaptador descarta la trama

                                                    Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                                    CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                    Ethernet usa CSMACD

                                                    No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                    portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                    Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                    Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                    Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                    datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                    2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                    3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                    4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                    5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                    CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                    Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                    Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                    Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                    intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                    mayor

                                                    Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                    Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                    Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                    La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                    10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                    ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                    100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                    Par trenzado

                                                    hub

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                    Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                    fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                    TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                    la colisioacuten

                                                    Par trenzado

                                                    hub

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                    Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                    Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                    Capa Enlace de Datos

                                                    51 Introduccioacuten y servicios

                                                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                    54 Direccionamiento de capa enlace

                                                    55 Ethernet

                                                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                    ATM y MPLS

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                    Switches

                                                    Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                    selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                    Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                    Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                    Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                    Reenviacuteo

                                                    bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                    hub

                                                    hubhub

                                                    switch1

                                                    2 3

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                    Auto aprendizaje

                                                    Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                    (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                    Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                    localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                    Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                    then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                    then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                    Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                    Ejemplo de Switches

                                                    Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                    El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                    la trama a interfaces 2 y 3

                                                    La trama es recibida por D

                                                    hub

                                                    hub hub

                                                    switch

                                                    A

                                                    B CD

                                                    EF

                                                    G H

                                                    I

                                                    Direccioacuten interfaz

                                                    ABEGC

                                                    11231

                                                    12 3

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                    Ejemplo de Switches

                                                    Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                    El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                    la trama soacutelo por interfaz 1

                                                    La trama es recibida por C

                                                    hub

                                                    hub hub

                                                    switch

                                                    A

                                                    B CD

                                                    EF

                                                    G H

                                                    I

                                                    direccioacuten interfaz

                                                    ABEGCD

                                                    112312

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                    separados

                                                    hub hub hub

                                                    switch

                                                    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                    Dominio de colisioacuten

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                    Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                    interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                    directa al switch No hay colisiones full

                                                    duplex

                                                    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                    switch

                                                    A

                                                    Arsquo

                                                    B

                                                    Brsquo

                                                    C

                                                    Crsquo

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                    Fin del pareacutentesis 8023

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                    hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                    Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                    80211 Arquitectura LAN

                                                    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                    point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                    BSS 1

                                                    BSS 2

                                                    Internet

                                                    hub switcho routerAP

                                                    AP

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                    vecino

                                                    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                    AP

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                    AB

                                                    CA B C

                                                    Arsquos signalstrength

                                                    space

                                                    Crsquos signalstrength

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                    backoff aleatorio repite 2

                                                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                    sender receiver

                                                    DIFS

                                                    data

                                                    SIFS

                                                    ACK

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                    APA B

                                                    time

                                                    RTS(A)RTS(B)

                                                    RTS(A)

                                                    CTS(A) CTS(A)

                                                    DATA (A)

                                                    ACK(A) ACK(A)

                                                    reservation collision

                                                    Pospone tx

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                    framecontrol

                                                    durationaddress

                                                    1address

                                                    2address

                                                    4address

                                                    3payload CRC

                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                    seqcontrol

                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                    Internetrouter

                                                    AP

                                                    H1 R1

                                                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                    address 1 address 2 address 3

                                                    Trama 80211

                                                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                    dest address source address

                                                    Trama 8023

                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                    framecontrol

                                                    durationaddress

                                                    1address

                                                    2address

                                                    4address

                                                    3payload CRC

                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                    seqcontrol

                                                    TypeFromAP

                                                    SubtypeToAP

                                                    More frag

                                                    WEPMoredata

                                                    Powermgt

                                                    Retry RsvdProtocolversion

                                                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                    hub or switch

                                                    AP 2

                                                    AP 1

                                                    H1 BBS 2

                                                    BBS 1

                                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                    router H1 permanece en la

                                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                    Mradius ofcoverage

                                                    S

                                                    SS

                                                    P

                                                    P

                                                    P

                                                    P

                                                    M

                                                    S

                                                    Master device

                                                    Slave device

                                                    Parked device (inactive)P

                                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                    (mouse keyboard headphones)

                                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                    Maestro concede permiso

                                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                    caracteriacutesticas CDMA

                                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                    GSM)

                                                    Movilidad 65 Principios

                                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                    movilidad en redes celulares

                                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                    69 Resumen

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                    Mobile Switching

                                                    Center

                                                    Public telephonenetwork andInternet

                                                    Mobile Switching

                                                    Center

                                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                    MSC

                                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                    celdas

                                                    Red cableada

                                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                    Redes Celulares El primer salto

                                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                    CDMA code division multiple access

                                                    frequencybands

                                                    time slots

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                    Chile)

                                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                    UMTS

                                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                    CDMA-2000

                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                    • Direcciones MAC y ARP
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                                                    • Direcciones LANs y ARP
                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                    • Slide 23
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                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                    • Hubs
                                                    • Slide 34
                                                    • Slide 35
                                                    • Switches
                                                    • Reenviacuteo
                                                    • Auto aprendizaje
                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                    • Ejemplo de Switches
                                                    • Slide 41
                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                    • Slide 43
                                                    • Switches accesos dedicados
                                                    • Switches vs Routers
                                                    • Slide 46
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                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-27

                                                      Estructura de trama Ethernet

                                                      El adaptador transmisor encapsula el datagrama IP (u otro

                                                      protocolo de red) en la trama Ethernet

                                                      Preaacutembulo 7 bytes con patroacuten 10101010 seguido por un byte

                                                      con patroacuten 10101011 Usado para sincronizar la frecuencia de reloj del

                                                      receptor

                                                      Dir MACs

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                                      Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                                      Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                                      de otro modo el adaptador descarta la trama

                                                      Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                                      CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                      Ethernet usa CSMACD

                                                      No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                      portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                      Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                      Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                      Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                      datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                      2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                      3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                      4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                      5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                      CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                      Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                      Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                      Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                      intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                      mayor

                                                      Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                      Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                      Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                      La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                      10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                      ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                      100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                      Par trenzado

                                                      hub

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                      Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                      fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                      TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                      la colisioacuten

                                                      Par trenzado

                                                      hub

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                      Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                      Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                      Capa Enlace de Datos

                                                      51 Introduccioacuten y servicios

                                                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                      54 Direccionamiento de capa enlace

                                                      55 Ethernet

                                                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                      ATM y MPLS

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                      Switches

                                                      Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                      selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                      Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                      Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                      Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                      Reenviacuteo

                                                      bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                      hub

                                                      hubhub

                                                      switch1

                                                      2 3

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                      Auto aprendizaje

                                                      Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                      (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                      Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                      localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                      Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                      then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                      then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                      Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                      Ejemplo de Switches

                                                      Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                      El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                      la trama a interfaces 2 y 3

                                                      La trama es recibida por D

                                                      hub

                                                      hub hub

                                                      switch

                                                      A

                                                      B CD

                                                      EF

                                                      G H

                                                      I

                                                      Direccioacuten interfaz

                                                      ABEGC

                                                      11231

                                                      12 3

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                      Ejemplo de Switches

                                                      Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                      El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                      la trama soacutelo por interfaz 1

                                                      La trama es recibida por C

                                                      hub

                                                      hub hub

                                                      switch

                                                      A

                                                      B CD

                                                      EF

                                                      G H

                                                      I

                                                      direccioacuten interfaz

                                                      ABEGCD

                                                      112312

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                      Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                      LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                      El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                      re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                      separados

                                                      hub hub hub

                                                      switch

                                                      Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                      Dominio de colisioacuten

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                      Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                      interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                      directa al switch No hay colisiones full

                                                      duplex

                                                      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                      switch

                                                      A

                                                      Arsquo

                                                      B

                                                      Brsquo

                                                      C

                                                      Crsquo

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                      Fin del pareacutentesis 8023

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                      hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                      Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                      80211 Arquitectura LAN

                                                      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                      point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                      BSS 1

                                                      BSS 2

                                                      Internet

                                                      hub switcho routerAP

                                                      AP

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                      vecino

                                                      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                      AP

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                      AB

                                                      CA B C

                                                      Arsquos signalstrength

                                                      space

                                                      Crsquos signalstrength

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                      backoff aleatorio repite 2

                                                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                      sender receiver

                                                      DIFS

                                                      data

                                                      SIFS

                                                      ACK

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                      APA B

                                                      time

                                                      RTS(A)RTS(B)

                                                      RTS(A)

                                                      CTS(A) CTS(A)

                                                      DATA (A)

                                                      ACK(A) ACK(A)

                                                      reservation collision

                                                      Pospone tx

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                      framecontrol

                                                      durationaddress

                                                      1address

                                                      2address

                                                      4address

                                                      3payload CRC

                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                      seqcontrol

                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                      Internetrouter

                                                      AP

                                                      H1 R1

                                                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                      address 1 address 2 address 3

                                                      Trama 80211

                                                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                      dest address source address

                                                      Trama 8023

                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                      framecontrol

                                                      durationaddress

                                                      1address

                                                      2address

                                                      4address

                                                      3payload CRC

                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                      seqcontrol

                                                      TypeFromAP

                                                      SubtypeToAP

                                                      More frag

                                                      WEPMoredata

                                                      Powermgt

                                                      Retry RsvdProtocolversion

                                                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                      hub or switch

                                                      AP 2

                                                      AP 1

                                                      H1 BBS 2

                                                      BBS 1

                                                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                      router H1 permanece en la

                                                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                      Mradius ofcoverage

                                                      S

                                                      SS

                                                      P

                                                      P

                                                      P

                                                      P

                                                      M

                                                      S

                                                      Master device

                                                      Slave device

                                                      Parked device (inactive)P

                                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                      (mouse keyboard headphones)

                                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                      Maestro concede permiso

                                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                      caracteriacutesticas CDMA

                                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                      GSM)

                                                      Movilidad 65 Principios

                                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                      movilidad en redes celulares

                                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                      69 Resumen

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                      Mobile Switching

                                                      Center

                                                      Public telephonenetwork andInternet

                                                      Mobile Switching

                                                      Center

                                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                      MSC

                                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                      celdas

                                                      Red cableada

                                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                      Redes Celulares El primer salto

                                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                      CDMA code division multiple access

                                                      frequencybands

                                                      time slots

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                      Chile)

                                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                      UMTS

                                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                      CDMA-2000

                                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                      • Direcciones MAC y ARP
                                                      • Slide 18
                                                      • Direcciones LANs y ARP
                                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                      • Ruteo a otra LAN
                                                      • Slide 23
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                                                      • Topologiacutea Estrella
                                                      • Estructura de trama Ethernet
                                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                                      • Ethernet usa CSMACD
                                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                                      • Hubs
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                                                      • Switches
                                                      • Reenviacuteo
                                                      • Auto aprendizaje
                                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                                      • Ejemplo de Switches
                                                      • Slide 41
                                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                      • Slide 43
                                                      • Switches accesos dedicados
                                                      • Switches vs Routers
                                                      • Slide 46
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                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-28

                                                        Estructura de Trama Ethernet Direcciones 6 bytes

                                                        Si el adaptador recibe trama con direccioacuten destino propia o direccioacuten de broadcast (eg paquete ARP) eacuteste pasa los datos de la trama al protocolo de capa de red

                                                        de otro modo el adaptador descarta la trama

                                                        Tipo indica el protocolo de capa superior (principalmente IP pero hay otros como Novell IPX y AppleTalk)

                                                        CRC chequeado en receptor si un error es detectado la trama es simplemente descartada

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                        Ethernet usa CSMACD

                                                        No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                        portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                        Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                        Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                        Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                        datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                        2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                        3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                        4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                        5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                        CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                        Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                        Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                        Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                        intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                        mayor

                                                        Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                        Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                        Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                        La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                        10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                        ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                        100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                        Par trenzado

                                                        hub

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                        Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                        fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                        TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                        la colisioacuten

                                                        Par trenzado

                                                        hub

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                        Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                        Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                        Capa Enlace de Datos

                                                        51 Introduccioacuten y servicios

                                                        52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                        53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                        54 Direccionamiento de capa enlace

                                                        55 Ethernet

                                                        56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                        ATM y MPLS

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                        Switches

                                                        Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                        selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                        Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                        Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                        Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                        Reenviacuteo

                                                        bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                        hub

                                                        hubhub

                                                        switch1

                                                        2 3

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                        Auto aprendizaje

                                                        Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                        (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                        Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                        localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                        Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                        then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                        then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                        Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                        Ejemplo de Switches

                                                        Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                        El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                        la trama a interfaces 2 y 3

                                                        La trama es recibida por D

                                                        hub

                                                        hub hub

                                                        switch

                                                        A

                                                        B CD

                                                        EF

                                                        G H

                                                        I

                                                        Direccioacuten interfaz

                                                        ABEGC

                                                        11231

                                                        12 3

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                        Ejemplo de Switches

                                                        Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                        El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                        la trama soacutelo por interfaz 1

                                                        La trama es recibida por C

                                                        hub

                                                        hub hub

                                                        switch

                                                        A

                                                        B CD

                                                        EF

                                                        G H

                                                        I

                                                        direccioacuten interfaz

                                                        ABEGCD

                                                        112312

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                        Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                        LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                        El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                        re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                        separados

                                                        hub hub hub

                                                        switch

                                                        Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                        Dominio de colisioacuten

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                        Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                        Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                        Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                        interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                        directa al switch No hay colisiones full

                                                        duplex

                                                        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                        switch

                                                        A

                                                        Arsquo

                                                        B

                                                        Brsquo

                                                        C

                                                        Crsquo

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                        Fin del pareacutentesis 8023

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                        hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                        Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                        80211 Arquitectura LAN

                                                        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                        point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                        BSS 1

                                                        BSS 2

                                                        Internet

                                                        hub switcho routerAP

                                                        AP

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                        vecino

                                                        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                        AP

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                        AB

                                                        CA B C

                                                        Arsquos signalstrength

                                                        space

                                                        Crsquos signalstrength

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                        backoff aleatorio repite 2

                                                        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                        sender receiver

                                                        DIFS

                                                        data

                                                        SIFS

                                                        ACK

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                        APA B

                                                        time

                                                        RTS(A)RTS(B)

                                                        RTS(A)

                                                        CTS(A) CTS(A)

                                                        DATA (A)

                                                        ACK(A) ACK(A)

                                                        reservation collision

                                                        Pospone tx

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                        framecontrol

                                                        durationaddress

                                                        1address

                                                        2address

                                                        4address

                                                        3payload CRC

                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                        seqcontrol

                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                        Internetrouter

                                                        AP

                                                        H1 R1

                                                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                        address 1 address 2 address 3

                                                        Trama 80211

                                                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                        dest address source address

                                                        Trama 8023

                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                        framecontrol

                                                        durationaddress

                                                        1address

                                                        2address

                                                        4address

                                                        3payload CRC

                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                        seqcontrol

                                                        TypeFromAP

                                                        SubtypeToAP

                                                        More frag

                                                        WEPMoredata

                                                        Powermgt

                                                        Retry RsvdProtocolversion

                                                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                        hub or switch

                                                        AP 2

                                                        AP 1

                                                        H1 BBS 2

                                                        BBS 1

                                                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                        router H1 permanece en la

                                                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                        Mradius ofcoverage

                                                        S

                                                        SS

                                                        P

                                                        P

                                                        P

                                                        P

                                                        M

                                                        S

                                                        Master device

                                                        Slave device

                                                        Parked device (inactive)P

                                                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                        (mouse keyboard headphones)

                                                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                        Maestro concede permiso

                                                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                        caracteriacutesticas CDMA

                                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                        GSM)

                                                        Movilidad 65 Principios

                                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                        movilidad en redes celulares

                                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                        69 Resumen

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                        Mobile Switching

                                                        Center

                                                        Public telephonenetwork andInternet

                                                        Mobile Switching

                                                        Center

                                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                        MSC

                                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                        celdas

                                                        Red cableada

                                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                        Redes Celulares El primer salto

                                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                        CDMA code division multiple access

                                                        frequencybands

                                                        time slots

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                        Chile)

                                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                        UMTS

                                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                        CDMA-2000

                                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                        • Direcciones MAC y ARP
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                                                        • Direcciones LANs y ARP
                                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                        • Ruteo a otra LAN
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                                                        • Topologiacutea Estrella
                                                        • Estructura de trama Ethernet
                                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                                        • Ethernet usa CSMACD
                                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                                        • Hubs
                                                        • Slide 34
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                                                        • Switches
                                                        • Reenviacuteo
                                                        • Auto aprendizaje
                                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                                        • Ejemplo de Switches
                                                        • Slide 41
                                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                        • Slide 43
                                                        • Switches accesos dedicados
                                                        • Switches vs Routers
                                                        • Slide 46
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                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-29

                                                          Ethernet usa CSMACD

                                                          No hay slots (ranuras) Sensa por carrier

                                                          portador adaptador no transmite si otro adaptador lo estaacute haciendo

                                                          Detecta Colisiones adaptador transmisor aborta cuando eacuteste detecta que otro adaptador estaacute transmitiendo

                                                          Acceso Aleatorio Antes de intentar una retransmisioacuten el adaptador espera un tiempo aleatorio

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                          Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                          datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                          2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                          3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                          4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                          5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                          CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                          Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                          Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                          Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                          intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                          mayor

                                                          Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                          Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                          Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                          La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                          10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                          ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                          100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                          Par trenzado

                                                          hub

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                          Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                          fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                          TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                          la colisioacuten

                                                          Par trenzado

                                                          hub

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                          Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                          Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                          Capa Enlace de Datos

                                                          51 Introduccioacuten y servicios

                                                          52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                          53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                          54 Direccionamiento de capa enlace

                                                          55 Ethernet

                                                          56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                          ATM y MPLS

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                          Switches

                                                          Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                          selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                          Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                          Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                          Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                          Reenviacuteo

                                                          bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                          hub

                                                          hubhub

                                                          switch1

                                                          2 3

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                          Auto aprendizaje

                                                          Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                          (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                          Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                          localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                          Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                          then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                          then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                          Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                          Ejemplo de Switches

                                                          Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                          El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                          la trama a interfaces 2 y 3

                                                          La trama es recibida por D

                                                          hub

                                                          hub hub

                                                          switch

                                                          A

                                                          B CD

                                                          EF

                                                          G H

                                                          I

                                                          Direccioacuten interfaz

                                                          ABEGC

                                                          11231

                                                          12 3

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                          Ejemplo de Switches

                                                          Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                          El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                          la trama soacutelo por interfaz 1

                                                          La trama es recibida por C

                                                          hub

                                                          hub hub

                                                          switch

                                                          A

                                                          B CD

                                                          EF

                                                          G H

                                                          I

                                                          direccioacuten interfaz

                                                          ABEGCD

                                                          112312

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                          Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                          LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                          El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                          re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                          separados

                                                          hub hub hub

                                                          switch

                                                          Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                          Dominio de colisioacuten

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                          Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                          Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                          Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                          interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                          directa al switch No hay colisiones full

                                                          duplex

                                                          Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                          switch

                                                          A

                                                          Arsquo

                                                          B

                                                          Brsquo

                                                          C

                                                          Crsquo

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                          Fin del pareacutentesis 8023

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                          hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                          Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                          80211 Arquitectura LAN

                                                          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                          point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                          BSS 1

                                                          BSS 2

                                                          Internet

                                                          hub switcho routerAP

                                                          AP

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                          vecino

                                                          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                          AP

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                          AB

                                                          CA B C

                                                          Arsquos signalstrength

                                                          space

                                                          Crsquos signalstrength

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                          backoff aleatorio repite 2

                                                          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                          sender receiver

                                                          DIFS

                                                          data

                                                          SIFS

                                                          ACK

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                          Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                          APA B

                                                          time

                                                          RTS(A)RTS(B)

                                                          RTS(A)

                                                          CTS(A) CTS(A)

                                                          DATA (A)

                                                          ACK(A) ACK(A)

                                                          reservation collision

                                                          Pospone tx

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                          framecontrol

                                                          durationaddress

                                                          1address

                                                          2address

                                                          4address

                                                          3payload CRC

                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                          seqcontrol

                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                          Internetrouter

                                                          AP

                                                          H1 R1

                                                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                          address 1 address 2 address 3

                                                          Trama 80211

                                                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                          dest address source address

                                                          Trama 8023

                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                          framecontrol

                                                          durationaddress

                                                          1address

                                                          2address

                                                          4address

                                                          3payload CRC

                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                          seqcontrol

                                                          TypeFromAP

                                                          SubtypeToAP

                                                          More frag

                                                          WEPMoredata

                                                          Powermgt

                                                          Retry RsvdProtocolversion

                                                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                          hub or switch

                                                          AP 2

                                                          AP 1

                                                          H1 BBS 2

                                                          BBS 1

                                                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                          router H1 permanece en la

                                                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                          Mradius ofcoverage

                                                          S

                                                          SS

                                                          P

                                                          P

                                                          P

                                                          P

                                                          M

                                                          S

                                                          Master device

                                                          Slave device

                                                          Parked device (inactive)P

                                                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                          (mouse keyboard headphones)

                                                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                          Maestro concede permiso

                                                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                          caracteriacutesticas CDMA

                                                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                          GSM)

                                                          Movilidad 65 Principios

                                                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                          movilidad en redes celulares

                                                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                          69 Resumen

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                          Mobile Switching

                                                          Center

                                                          Public telephonenetwork andInternet

                                                          Mobile Switching

                                                          Center

                                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                          MSC

                                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                          celdas

                                                          Red cableada

                                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                          Redes Celulares El primer salto

                                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                          CDMA code division multiple access

                                                          frequencybands

                                                          time slots

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                          Chile)

                                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                          UMTS

                                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                          CDMA-2000

                                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

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                                                          • Direcciones MAC y ARP
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                                                          • Direcciones LANs y ARP
                                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                          • Ruteo a otra LAN
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                                                          • Topologiacutea Estrella
                                                          • Estructura de trama Ethernet
                                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                                          • Ethernet usa CSMACD
                                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                                          • Hubs
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                                                          • Switches
                                                          • Reenviacuteo
                                                          • Auto aprendizaje
                                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                                          • Ejemplo de Switches
                                                          • Slide 41
                                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                          • Slide 43
                                                          • Switches accesos dedicados
                                                          • Switches vs Routers
                                                          • Slide 46
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                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-30

                                                            Algoritmo CSMACD de Ethernet 1 El adaptador recibe un

                                                            datagrama de la capa de red y crea la trama

                                                            2 Si el adaptador sensa que el canal estaacute libre eacuteste comienza a transmitir la trama Si eacuteste sensa canal ocupado espera hasta que esteacute libre y transmite

                                                            3 Si el adaptador transmite la trama entera sin detectar colisioacuten se considera transmisioacuten lograda

                                                            4 Si el adaptador detecta otra transmisioacuten mientras transmite aborta y enviacutea una sentildeal de bloqueo (jam)

                                                            5 Despueacutes de abortar el adaptador entra en backoff exponencial despueacutes de la m-eacutesima colisioacuten el adaptador elige un K aleatorio entre 012hellip2m-1 El adaptador espera K512 periodos de 1 bit y retorna al paso 2

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                            CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                            Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                            Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                            Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                            intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                            mayor

                                                            Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                            Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                            Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                            La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                            10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                            ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                            100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                            Par trenzado

                                                            hub

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                            Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                            fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                            TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                            la colisioacuten

                                                            Par trenzado

                                                            hub

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                            Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                            Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                            Capa Enlace de Datos

                                                            51 Introduccioacuten y servicios

                                                            52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                            53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                            54 Direccionamiento de capa enlace

                                                            55 Ethernet

                                                            56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                            ATM y MPLS

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                            Switches

                                                            Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                            selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                            Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                            Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                            Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                            Reenviacuteo

                                                            bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                            hub

                                                            hubhub

                                                            switch1

                                                            2 3

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                            Auto aprendizaje

                                                            Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                            (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                            Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                            localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                            Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                            then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                            then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                            Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                            Ejemplo de Switches

                                                            Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                            El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                            la trama a interfaces 2 y 3

                                                            La trama es recibida por D

                                                            hub

                                                            hub hub

                                                            switch

                                                            A

                                                            B CD

                                                            EF

                                                            G H

                                                            I

                                                            Direccioacuten interfaz

                                                            ABEGC

                                                            11231

                                                            12 3

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                            Ejemplo de Switches

                                                            Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                            El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                            la trama soacutelo por interfaz 1

                                                            La trama es recibida por C

                                                            hub

                                                            hub hub

                                                            switch

                                                            A

                                                            B CD

                                                            EF

                                                            G H

                                                            I

                                                            direccioacuten interfaz

                                                            ABEGCD

                                                            112312

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                            Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                            LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                            El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                            re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                            separados

                                                            hub hub hub

                                                            switch

                                                            Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                            Dominio de colisioacuten

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                            Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                            Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                            Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                            interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                            directa al switch No hay colisiones full

                                                            duplex

                                                            Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                            switch

                                                            A

                                                            Arsquo

                                                            B

                                                            Brsquo

                                                            C

                                                            Crsquo

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                            Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                            enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                            encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                            Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                            Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                            Fin del pareacutentesis 8023

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                            hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                            Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                            80211 Arquitectura LAN

                                                            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                            point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                            BSS 1

                                                            BSS 2

                                                            Internet

                                                            hub switcho routerAP

                                                            AP

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                            vecino

                                                            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                            AP

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                            AB

                                                            CA B C

                                                            Arsquos signalstrength

                                                            space

                                                            Crsquos signalstrength

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                            backoff aleatorio repite 2

                                                            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                            sender receiver

                                                            DIFS

                                                            data

                                                            SIFS

                                                            ACK

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                            Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                            APA B

                                                            time

                                                            RTS(A)RTS(B)

                                                            RTS(A)

                                                            CTS(A) CTS(A)

                                                            DATA (A)

                                                            ACK(A) ACK(A)

                                                            reservation collision

                                                            Pospone tx

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                            framecontrol

                                                            durationaddress

                                                            1address

                                                            2address

                                                            4address

                                                            3payload CRC

                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                            seqcontrol

                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                            Internetrouter

                                                            AP

                                                            H1 R1

                                                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                            address 1 address 2 address 3

                                                            Trama 80211

                                                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                            dest address source address

                                                            Trama 8023

                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                            framecontrol

                                                            durationaddress

                                                            1address

                                                            2address

                                                            4address

                                                            3payload CRC

                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                            seqcontrol

                                                            TypeFromAP

                                                            SubtypeToAP

                                                            More frag

                                                            WEPMoredata

                                                            Powermgt

                                                            Retry RsvdProtocolversion

                                                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                            hub or switch

                                                            AP 2

                                                            AP 1

                                                            H1 BBS 2

                                                            BBS 1

                                                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                            router H1 permanece en la

                                                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                            Mradius ofcoverage

                                                            S

                                                            SS

                                                            P

                                                            P

                                                            P

                                                            P

                                                            M

                                                            S

                                                            Master device

                                                            Slave device

                                                            Parked device (inactive)P

                                                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                            (mouse keyboard headphones)

                                                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                            Maestro concede permiso

                                                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                            caracteriacutesticas CDMA

                                                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                            GSM)

                                                            Movilidad 65 Principios

                                                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                            movilidad en redes celulares

                                                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                            69 Resumen

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                            Mobile Switching

                                                            Center

                                                            Public telephonenetwork andInternet

                                                            Mobile Switching

                                                            Center

                                                            Componentes de arquitectura de red Celular

                                                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                            MSC

                                                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                            celdas

                                                            Red cableada

                                                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                            Redes Celulares El primer salto

                                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                            CDMA code division multiple access

                                                            frequencybands

                                                            time slots

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                            Chile)

                                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                            UMTS

                                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                            CDMA-2000

                                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                            • Slide 1
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                                                            • Direcciones MAC y ARP
                                                            • Slide 18
                                                            • Direcciones LANs y ARP
                                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                            • Ruteo a otra LAN
                                                            • Slide 23
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                                                            • Slide 25
                                                            • Topologiacutea Estrella
                                                            • Estructura de trama Ethernet
                                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                                            • Ethernet usa CSMACD
                                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                                            • Hubs
                                                            • Slide 34
                                                            • Slide 35
                                                            • Switches
                                                            • Reenviacuteo
                                                            • Auto aprendizaje
                                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                                            • Ejemplo de Switches
                                                            • Slide 41
                                                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                            • Slide 43
                                                            • Switches accesos dedicados
                                                            • Switches vs Routers
                                                            • Slide 46
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                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-31

                                                              CSMACD de Ethernet (maacutes)

                                                              Sentildeal de bloqueo asegura que todos los transmisores detecten la colisioacuten 48 bits

                                                              Periodo de 1 bit 1 microsec en 10 Mbps Ethernet para K=1023 se esperaraacute alrededor de 50 msec

                                                              Backoff Exponencial Objetivo retransmisiones

                                                              intentan estimar la carga actual Alta carga espera aleatoria seraacute

                                                              mayor

                                                              Primera colisioacuten elige K entre 01 retardo es K 512 periodos de bits

                                                              Despueacutes de segunda colisioacuten elige K de 0123hellip

                                                              Despueacutes de 10 colisiones elige K de 01234hellip1023

                                                              La eficiencia es mucho mayor que ALOHA (ranurado o no)Revisar applet de Java en sitio del texto guiacutea

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                              10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                              ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                              100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                              Par trenzado

                                                              hub

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                              Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                              fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                              TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                              la colisioacuten

                                                              Par trenzado

                                                              hub

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                              Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                              Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                              Capa Enlace de Datos

                                                              51 Introduccioacuten y servicios

                                                              52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                              53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                              54 Direccionamiento de capa enlace

                                                              55 Ethernet

                                                              56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                              ATM y MPLS

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                              Switches

                                                              Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                              selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                              Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                              Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                              Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                              Reenviacuteo

                                                              bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                              hub

                                                              hubhub

                                                              switch1

                                                              2 3

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                              Auto aprendizaje

                                                              Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                              (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                              Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                              localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                              Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                              then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                              then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                              Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                              Ejemplo de Switches

                                                              Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                              El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                              la trama a interfaces 2 y 3

                                                              La trama es recibida por D

                                                              hub

                                                              hub hub

                                                              switch

                                                              A

                                                              B CD

                                                              EF

                                                              G H

                                                              I

                                                              Direccioacuten interfaz

                                                              ABEGC

                                                              11231

                                                              12 3

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                              Ejemplo de Switches

                                                              Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                              El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                              la trama soacutelo por interfaz 1

                                                              La trama es recibida por C

                                                              hub

                                                              hub hub

                                                              switch

                                                              A

                                                              B CD

                                                              EF

                                                              G H

                                                              I

                                                              direccioacuten interfaz

                                                              ABEGCD

                                                              112312

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                              Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                              LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                              El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                              re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                              separados

                                                              hub hub hub

                                                              switch

                                                              Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                              Dominio de colisioacuten

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                              Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                              Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                              Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                              interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                              directa al switch No hay colisiones full

                                                              duplex

                                                              Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                              switch

                                                              A

                                                              Arsquo

                                                              B

                                                              Brsquo

                                                              C

                                                              Crsquo

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                              Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                              enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                              encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                              Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                              Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                              Fin del pareacutentesis 8023

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                              hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                              Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                              80211 Arquitectura LAN

                                                              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                              point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                              BSS 1

                                                              BSS 2

                                                              Internet

                                                              hub switcho routerAP

                                                              AP

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                              vecino

                                                              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                              AP

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                              AB

                                                              CA B C

                                                              Arsquos signalstrength

                                                              space

                                                              Crsquos signalstrength

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                              backoff aleatorio repite 2

                                                              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                              sender receiver

                                                              DIFS

                                                              data

                                                              SIFS

                                                              ACK

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                              Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                              APA B

                                                              time

                                                              RTS(A)RTS(B)

                                                              RTS(A)

                                                              CTS(A) CTS(A)

                                                              DATA (A)

                                                              ACK(A) ACK(A)

                                                              reservation collision

                                                              Pospone tx

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                              framecontrol

                                                              durationaddress

                                                              1address

                                                              2address

                                                              4address

                                                              3payload CRC

                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                              seqcontrol

                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                              Internetrouter

                                                              AP

                                                              H1 R1

                                                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                              address 1 address 2 address 3

                                                              Trama 80211

                                                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                              dest address source address

                                                              Trama 8023

                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                              framecontrol

                                                              durationaddress

                                                              1address

                                                              2address

                                                              4address

                                                              3payload CRC

                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                              seqcontrol

                                                              TypeFromAP

                                                              SubtypeToAP

                                                              More frag

                                                              WEPMoredata

                                                              Powermgt

                                                              Retry RsvdProtocolversion

                                                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                              hub or switch

                                                              AP 2

                                                              AP 1

                                                              H1 BBS 2

                                                              BBS 1

                                                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                              router H1 permanece en la

                                                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                              Mradius ofcoverage

                                                              S

                                                              SS

                                                              P

                                                              P

                                                              P

                                                              P

                                                              M

                                                              S

                                                              Master device

                                                              Slave device

                                                              Parked device (inactive)P

                                                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                              (mouse keyboard headphones)

                                                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                              Maestro concede permiso

                                                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                              caracteriacutesticas CDMA

                                                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                              GSM)

                                                              Movilidad 65 Principios

                                                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                              movilidad en redes celulares

                                                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                              69 Resumen

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                              Mobile Switching

                                                              Center

                                                              Public telephonenetwork andInternet

                                                              Mobile Switching

                                                              Center

                                                              Componentes de arquitectura de red Celular

                                                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                              MSC

                                                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                              celdas

                                                              Red cableada

                                                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                              Redes Celulares El primer salto

                                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                              CDMA code division multiple access

                                                              frequencybands

                                                              time slots

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                              Chile)

                                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                              UMTS

                                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                              CDMA-2000

                                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                              • Slide 1
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                                                              • Direcciones MAC y ARP
                                                              • Slide 18
                                                              • Direcciones LANs y ARP
                                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                              • Ruteo a otra LAN
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                                                              • Topologiacutea Estrella
                                                              • Estructura de trama Ethernet
                                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                                              • Ethernet usa CSMACD
                                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                                              • Hubs
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                                                              • Switches
                                                              • Reenviacuteo
                                                              • Auto aprendizaje
                                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                                              • Ejemplo de Switches
                                                              • Slide 41
                                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                              • Slide 43
                                                              • Switches accesos dedicados
                                                              • Switches vs Routers
                                                              • Slide 46
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                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-32

                                                                10BaseT y 100BaseT Tasas de 10100 Mbps 100 Mbps es llamado ldquofast

                                                                ethernetrdquo T significa Twisted Pair (par trenzado) Nodos se conectan a un hub ldquotopologiacutea estrellardquo

                                                                100 m es la distancia maacutexima entre nodo y hub

                                                                Par trenzado

                                                                hub

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                                Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                                fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                                TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                                la colisioacuten

                                                                Par trenzado

                                                                hub

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                                Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                                Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                                Capa Enlace de Datos

                                                                51 Introduccioacuten y servicios

                                                                52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                                53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                                54 Direccionamiento de capa enlace

                                                                55 Ethernet

                                                                56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                                ATM y MPLS

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                                Switches

                                                                Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                                selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                                Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                                Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                                Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                Reenviacuteo

                                                                bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                hub

                                                                hubhub

                                                                switch1

                                                                2 3

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                Auto aprendizaje

                                                                Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                Ejemplo de Switches

                                                                Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                la trama a interfaces 2 y 3

                                                                La trama es recibida por D

                                                                hub

                                                                hub hub

                                                                switch

                                                                A

                                                                B CD

                                                                EF

                                                                G H

                                                                I

                                                                Direccioacuten interfaz

                                                                ABEGC

                                                                11231

                                                                12 3

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                Ejemplo de Switches

                                                                Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                La trama es recibida por C

                                                                hub

                                                                hub hub

                                                                switch

                                                                A

                                                                B CD

                                                                EF

                                                                G H

                                                                I

                                                                direccioacuten interfaz

                                                                ABEGCD

                                                                112312

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                separados

                                                                hub hub hub

                                                                switch

                                                                Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                Dominio de colisioacuten

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                directa al switch No hay colisiones full

                                                                duplex

                                                                Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                switch

                                                                A

                                                                Arsquo

                                                                B

                                                                Brsquo

                                                                C

                                                                Crsquo

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                Fin del pareacutentesis 8023

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                80211 Arquitectura LAN

                                                                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                BSS 1

                                                                BSS 2

                                                                Internet

                                                                hub switcho routerAP

                                                                AP

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                vecino

                                                                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                AP

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                AB

                                                                CA B C

                                                                Arsquos signalstrength

                                                                space

                                                                Crsquos signalstrength

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                backoff aleatorio repite 2

                                                                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                sender receiver

                                                                DIFS

                                                                data

                                                                SIFS

                                                                ACK

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                APA B

                                                                time

                                                                RTS(A)RTS(B)

                                                                RTS(A)

                                                                CTS(A) CTS(A)

                                                                DATA (A)

                                                                ACK(A) ACK(A)

                                                                reservation collision

                                                                Pospone tx

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                framecontrol

                                                                durationaddress

                                                                1address

                                                                2address

                                                                4address

                                                                3payload CRC

                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                seqcontrol

                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                Internetrouter

                                                                AP

                                                                H1 R1

                                                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                address 1 address 2 address 3

                                                                Trama 80211

                                                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                dest address source address

                                                                Trama 8023

                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                framecontrol

                                                                durationaddress

                                                                1address

                                                                2address

                                                                4address

                                                                3payload CRC

                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                seqcontrol

                                                                TypeFromAP

                                                                SubtypeToAP

                                                                More frag

                                                                WEPMoredata

                                                                Powermgt

                                                                Retry RsvdProtocolversion

                                                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                hub or switch

                                                                AP 2

                                                                AP 1

                                                                H1 BBS 2

                                                                BBS 1

                                                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                router H1 permanece en la

                                                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                Mradius ofcoverage

                                                                S

                                                                SS

                                                                P

                                                                P

                                                                P

                                                                P

                                                                M

                                                                S

                                                                Master device

                                                                Slave device

                                                                Parked device (inactive)P

                                                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                (mouse keyboard headphones)

                                                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                Maestro concede permiso

                                                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                caracteriacutesticas CDMA

                                                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                GSM)

                                                                Movilidad 65 Principios

                                                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                movilidad en redes celulares

                                                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                69 Resumen

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                Mobile Switching

                                                                Center

                                                                Public telephonenetwork andInternet

                                                                Mobile Switching

                                                                Center

                                                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                MSC

                                                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                celdas

                                                                Red cableada

                                                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                Redes Celulares El primer salto

                                                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                CDMA code division multiple access

                                                                frequencybands

                                                                time slots

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                Chile)

                                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                UMTS

                                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                CDMA-2000

                                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                • Slide 1
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                                                                • Slide 11
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                                                                • Slide 13
                                                                • Slide 14
                                                                • Slide 15
                                                                • Slide 16
                                                                • Direcciones MAC y ARP
                                                                • Slide 18
                                                                • Direcciones LANs y ARP
                                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                • Ruteo a otra LAN
                                                                • Slide 23
                                                                • Slide 24
                                                                • Slide 25
                                                                • Topologiacutea Estrella
                                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                                • Hubs
                                                                • Slide 34
                                                                • Slide 35
                                                                • Switches
                                                                • Reenviacuteo
                                                                • Auto aprendizaje
                                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                • Ejemplo de Switches
                                                                • Slide 41
                                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                • Slide 43
                                                                • Switches accesos dedicados
                                                                • Switches vs Routers
                                                                • Slide 46
                                                                • Slide 47
                                                                • Slide 48
                                                                • Slide 49
                                                                • Slide 50
                                                                • Slide 51
                                                                • Slide 52
                                                                • Slide 53
                                                                • Slide 54
                                                                • Slide 55
                                                                • Slide 56
                                                                • Slide 57
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                                                                • Slide 64
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                                                                • Slide 66

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-33

                                                                  Hubs Hubs son esencialmente repetidores de capa

                                                                  fiacutesica Los bits que ingresan por un enlace salen por

                                                                  TODOS los otros No hay almacenamiento y reenviacuteo No hay CSMACD en hub el adaptador detecta

                                                                  la colisioacuten

                                                                  Par trenzado

                                                                  hub

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                                  Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                                  Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                                  Capa Enlace de Datos

                                                                  51 Introduccioacuten y servicios

                                                                  52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                                  53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                                  54 Direccionamiento de capa enlace

                                                                  55 Ethernet

                                                                  56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                                  ATM y MPLS

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                                  Switches

                                                                  Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                                  selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                                  Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                                  Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                                  Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                  Reenviacuteo

                                                                  bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                  hub

                                                                  hubhub

                                                                  switch1

                                                                  2 3

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                  Auto aprendizaje

                                                                  Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                  (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                  Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                  localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                  Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                  then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                  then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                  Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                  Ejemplo de Switches

                                                                  Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                  El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                  la trama a interfaces 2 y 3

                                                                  La trama es recibida por D

                                                                  hub

                                                                  hub hub

                                                                  switch

                                                                  A

                                                                  B CD

                                                                  EF

                                                                  G H

                                                                  I

                                                                  Direccioacuten interfaz

                                                                  ABEGC

                                                                  11231

                                                                  12 3

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                  Ejemplo de Switches

                                                                  Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                  El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                  la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                  La trama es recibida por C

                                                                  hub

                                                                  hub hub

                                                                  switch

                                                                  A

                                                                  B CD

                                                                  EF

                                                                  G H

                                                                  I

                                                                  direccioacuten interfaz

                                                                  ABEGCD

                                                                  112312

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                  Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                  LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                  El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                  re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                  separados

                                                                  hub hub hub

                                                                  switch

                                                                  Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                  Dominio de colisioacuten

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                  Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                  Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                  Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                  interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                  directa al switch No hay colisiones full

                                                                  duplex

                                                                  Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                  switch

                                                                  A

                                                                  Arsquo

                                                                  B

                                                                  Brsquo

                                                                  C

                                                                  Crsquo

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                  Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                  enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                  encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                  Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                  Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                  Fin del pareacutentesis 8023

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                  IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                  24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                  hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                  spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                  bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                  Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                  80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                  80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                  Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                  Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                  80211 Arquitectura LAN

                                                                  Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                  point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                  (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                  Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                  BSS 1

                                                                  BSS 2

                                                                  Internet

                                                                  hub switcho routerAP

                                                                  AP

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                  vecino

                                                                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                  AP

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                  AB

                                                                  CA B C

                                                                  Arsquos signalstrength

                                                                  space

                                                                  Crsquos signalstrength

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                  backoff aleatorio repite 2

                                                                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                  sender receiver

                                                                  DIFS

                                                                  data

                                                                  SIFS

                                                                  ACK

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                  APA B

                                                                  time

                                                                  RTS(A)RTS(B)

                                                                  RTS(A)

                                                                  CTS(A) CTS(A)

                                                                  DATA (A)

                                                                  ACK(A) ACK(A)

                                                                  reservation collision

                                                                  Pospone tx

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                  framecontrol

                                                                  durationaddress

                                                                  1address

                                                                  2address

                                                                  4address

                                                                  3payload CRC

                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                  seqcontrol

                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                  Internetrouter

                                                                  AP

                                                                  H1 R1

                                                                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                  address 1 address 2 address 3

                                                                  Trama 80211

                                                                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                  dest address source address

                                                                  Trama 8023

                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                  framecontrol

                                                                  durationaddress

                                                                  1address

                                                                  2address

                                                                  4address

                                                                  3payload CRC

                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                  seqcontrol

                                                                  TypeFromAP

                                                                  SubtypeToAP

                                                                  More frag

                                                                  WEPMoredata

                                                                  Powermgt

                                                                  Retry RsvdProtocolversion

                                                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                  hub or switch

                                                                  AP 2

                                                                  AP 1

                                                                  H1 BBS 2

                                                                  BBS 1

                                                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                  router H1 permanece en la

                                                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                  Mradius ofcoverage

                                                                  S

                                                                  SS

                                                                  P

                                                                  P

                                                                  P

                                                                  P

                                                                  M

                                                                  S

                                                                  Master device

                                                                  Slave device

                                                                  Parked device (inactive)P

                                                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                  (mouse keyboard headphones)

                                                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                  Maestro concede permiso

                                                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                  caracteriacutesticas CDMA

                                                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                  GSM)

                                                                  Movilidad 65 Principios

                                                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                  movilidad en redes celulares

                                                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                  69 Resumen

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                  Mobile Switching

                                                                  Center

                                                                  Public telephonenetwork andInternet

                                                                  Mobile Switching

                                                                  Center

                                                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                  MSC

                                                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                  celdas

                                                                  Red cableada

                                                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                  Redes Celulares El primer salto

                                                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                  CDMA code division multiple access

                                                                  frequencybands

                                                                  time slots

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                  Chile)

                                                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                  UMTS

                                                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                  CDMA-2000

                                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                  • Slide 1
                                                                  • Slide 2
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                                                                  • Slide 8
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                                                                  • Slide 11
                                                                  • Slide 12
                                                                  • Slide 13
                                                                  • Slide 14
                                                                  • Slide 15
                                                                  • Slide 16
                                                                  • Direcciones MAC y ARP
                                                                  • Slide 18
                                                                  • Direcciones LANs y ARP
                                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                                  • Slide 23
                                                                  • Slide 24
                                                                  • Slide 25
                                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                                  • Hubs
                                                                  • Slide 34
                                                                  • Slide 35
                                                                  • Switches
                                                                  • Reenviacuteo
                                                                  • Auto aprendizaje
                                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                  • Ejemplo de Switches
                                                                  • Slide 41
                                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                  • Slide 43
                                                                  • Switches accesos dedicados
                                                                  • Switches vs Routers
                                                                  • Slide 46
                                                                  • Slide 47
                                                                  • Slide 48
                                                                  • Slide 49
                                                                  • Slide 50
                                                                  • Slide 51
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                                                                  • Slide 54
                                                                  • Slide 55
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                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-34

                                                                    Programas como wireshark permiten monitorear todos los paquetes disponibles en el cable de la interfaz que eacutesta captura Suponga que usted necesita monitorear con wireshark todos paquetes de un brazo roboacutetico conectado a un switch iquestCoacutemo lo puede hacer

                                                                    Ese monitoreo se puede realizar con facilidad usando un HUB el cual se conecta entre el switch y el brazo roboacutetico Asiacute conectamos nuestro computador con wireshark al hub y tenemos acceso a todo el traacutefico enviado y recibido por el brazo roboacutetico

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                                    Capa Enlace de Datos

                                                                    51 Introduccioacuten y servicios

                                                                    52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                                    53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                                    54 Direccionamiento de capa enlace

                                                                    55 Ethernet

                                                                    56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                                    ATM y MPLS

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                                    Switches

                                                                    Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                                    selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                                    Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                                    Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                                    Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                    Reenviacuteo

                                                                    bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                    hub

                                                                    hubhub

                                                                    switch1

                                                                    2 3

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                    Auto aprendizaje

                                                                    Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                    (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                    Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                    localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                    Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                    then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                    then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                    Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                    Ejemplo de Switches

                                                                    Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                    El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                    la trama a interfaces 2 y 3

                                                                    La trama es recibida por D

                                                                    hub

                                                                    hub hub

                                                                    switch

                                                                    A

                                                                    B CD

                                                                    EF

                                                                    G H

                                                                    I

                                                                    Direccioacuten interfaz

                                                                    ABEGC

                                                                    11231

                                                                    12 3

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                    Ejemplo de Switches

                                                                    Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                    El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                    la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                    La trama es recibida por C

                                                                    hub

                                                                    hub hub

                                                                    switch

                                                                    A

                                                                    B CD

                                                                    EF

                                                                    G H

                                                                    I

                                                                    direccioacuten interfaz

                                                                    ABEGCD

                                                                    112312

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                    separados

                                                                    hub hub hub

                                                                    switch

                                                                    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                    Dominio de colisioacuten

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                    Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                    interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                    directa al switch No hay colisiones full

                                                                    duplex

                                                                    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                    switch

                                                                    A

                                                                    Arsquo

                                                                    B

                                                                    Brsquo

                                                                    C

                                                                    Crsquo

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                    Fin del pareacutentesis 8023

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                    hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                    Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                    80211 Arquitectura LAN

                                                                    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                    point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                    BSS 1

                                                                    BSS 2

                                                                    Internet

                                                                    hub switcho routerAP

                                                                    AP

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                    vecino

                                                                    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                    AP

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                    AB

                                                                    CA B C

                                                                    Arsquos signalstrength

                                                                    space

                                                                    Crsquos signalstrength

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                    backoff aleatorio repite 2

                                                                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                    sender receiver

                                                                    DIFS

                                                                    data

                                                                    SIFS

                                                                    ACK

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                    APA B

                                                                    time

                                                                    RTS(A)RTS(B)

                                                                    RTS(A)

                                                                    CTS(A) CTS(A)

                                                                    DATA (A)

                                                                    ACK(A) ACK(A)

                                                                    reservation collision

                                                                    Pospone tx

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                    framecontrol

                                                                    durationaddress

                                                                    1address

                                                                    2address

                                                                    4address

                                                                    3payload CRC

                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                    seqcontrol

                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                    Internetrouter

                                                                    AP

                                                                    H1 R1

                                                                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                    address 1 address 2 address 3

                                                                    Trama 80211

                                                                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                    dest address source address

                                                                    Trama 8023

                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                    framecontrol

                                                                    durationaddress

                                                                    1address

                                                                    2address

                                                                    4address

                                                                    3payload CRC

                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                    seqcontrol

                                                                    TypeFromAP

                                                                    SubtypeToAP

                                                                    More frag

                                                                    WEPMoredata

                                                                    Powermgt

                                                                    Retry RsvdProtocolversion

                                                                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                    hub or switch

                                                                    AP 2

                                                                    AP 1

                                                                    H1 BBS 2

                                                                    BBS 1

                                                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                    router H1 permanece en la

                                                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                    Mradius ofcoverage

                                                                    S

                                                                    SS

                                                                    P

                                                                    P

                                                                    P

                                                                    P

                                                                    M

                                                                    S

                                                                    Master device

                                                                    Slave device

                                                                    Parked device (inactive)P

                                                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                    (mouse keyboard headphones)

                                                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                    Maestro concede permiso

                                                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                    caracteriacutesticas CDMA

                                                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                    GSM)

                                                                    Movilidad 65 Principios

                                                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                    movilidad en redes celulares

                                                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                    69 Resumen

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                    Mobile Switching

                                                                    Center

                                                                    Public telephonenetwork andInternet

                                                                    Mobile Switching

                                                                    Center

                                                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                    MSC

                                                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                    celdas

                                                                    Red cableada

                                                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                    Redes Celulares El primer salto

                                                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                    CDMA code division multiple access

                                                                    frequencybands

                                                                    time slots

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                    Chile)

                                                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                    UMTS

                                                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                    CDMA-2000

                                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                    • Slide 1
                                                                    • Slide 2
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                                                                    • Slide 5
                                                                    • Slide 6
                                                                    • Slide 7
                                                                    • Slide 8
                                                                    • Slide 9
                                                                    • Slide 10
                                                                    • Slide 11
                                                                    • Slide 12
                                                                    • Slide 13
                                                                    • Slide 14
                                                                    • Slide 15
                                                                    • Slide 16
                                                                    • Direcciones MAC y ARP
                                                                    • Slide 18
                                                                    • Direcciones LANs y ARP
                                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                                    • Slide 23
                                                                    • Slide 24
                                                                    • Slide 25
                                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                                    • Hubs
                                                                    • Slide 34
                                                                    • Slide 35
                                                                    • Switches
                                                                    • Reenviacuteo
                                                                    • Auto aprendizaje
                                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                    • Ejemplo de Switches
                                                                    • Slide 41
                                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                    • Slide 43
                                                                    • Switches accesos dedicados
                                                                    • Switches vs Routers
                                                                    • Slide 46
                                                                    • Slide 47
                                                                    • Slide 48
                                                                    • Slide 49
                                                                    • Slide 50
                                                                    • Slide 51
                                                                    • Slide 52
                                                                    • Slide 53
                                                                    • Slide 54
                                                                    • Slide 55
                                                                    • Slide 56
                                                                    • Slide 57
                                                                    • Slide 58
                                                                    • Slide 59
                                                                    • Slide 60
                                                                    • Slide 61
                                                                    • Slide 62
                                                                    • Slide 63
                                                                    • Slide 64
                                                                    • Slide 65
                                                                    • Slide 66

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-35

                                                                      Capa Enlace de Datos

                                                                      51 Introduccioacuten y servicios

                                                                      52 Deteccioacuten y correccioacuten de errores

                                                                      53 Protocolos de acceso muacuteltiple

                                                                      54 Direccionamiento de capa enlace

                                                                      55 Ethernet

                                                                      56 Hubs y switches 57 PPP 58 Enlaces Virtuales

                                                                      ATM y MPLS

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                                      Switches

                                                                      Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                                      selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                                      Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                                      Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                                      Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                      Reenviacuteo

                                                                      bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                      hub

                                                                      hubhub

                                                                      switch1

                                                                      2 3

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                      Auto aprendizaje

                                                                      Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                      (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                      Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                      localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                      Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                      then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                      then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                      Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                      Ejemplo de Switches

                                                                      Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                      El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                      la trama a interfaces 2 y 3

                                                                      La trama es recibida por D

                                                                      hub

                                                                      hub hub

                                                                      switch

                                                                      A

                                                                      B CD

                                                                      EF

                                                                      G H

                                                                      I

                                                                      Direccioacuten interfaz

                                                                      ABEGC

                                                                      11231

                                                                      12 3

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                      Ejemplo de Switches

                                                                      Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                      El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                      la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                      La trama es recibida por C

                                                                      hub

                                                                      hub hub

                                                                      switch

                                                                      A

                                                                      B CD

                                                                      EF

                                                                      G H

                                                                      I

                                                                      direccioacuten interfaz

                                                                      ABEGCD

                                                                      112312

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                      Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                      LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                      El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                      re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                      separados

                                                                      hub hub hub

                                                                      switch

                                                                      Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                      Dominio de colisioacuten

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                      Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                      interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                      directa al switch No hay colisiones full

                                                                      duplex

                                                                      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                      switch

                                                                      A

                                                                      Arsquo

                                                                      B

                                                                      Brsquo

                                                                      C

                                                                      Crsquo

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                      Fin del pareacutentesis 8023

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                      hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                      Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                      80211 Arquitectura LAN

                                                                      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                      point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                      BSS 1

                                                                      BSS 2

                                                                      Internet

                                                                      hub switcho routerAP

                                                                      AP

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                      vecino

                                                                      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                      AP

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                      AB

                                                                      CA B C

                                                                      Arsquos signalstrength

                                                                      space

                                                                      Crsquos signalstrength

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                      backoff aleatorio repite 2

                                                                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                      sender receiver

                                                                      DIFS

                                                                      data

                                                                      SIFS

                                                                      ACK

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                      APA B

                                                                      time

                                                                      RTS(A)RTS(B)

                                                                      RTS(A)

                                                                      CTS(A) CTS(A)

                                                                      DATA (A)

                                                                      ACK(A) ACK(A)

                                                                      reservation collision

                                                                      Pospone tx

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                      framecontrol

                                                                      durationaddress

                                                                      1address

                                                                      2address

                                                                      4address

                                                                      3payload CRC

                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                      seqcontrol

                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                      Internetrouter

                                                                      AP

                                                                      H1 R1

                                                                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                      address 1 address 2 address 3

                                                                      Trama 80211

                                                                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                      dest address source address

                                                                      Trama 8023

                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                      framecontrol

                                                                      durationaddress

                                                                      1address

                                                                      2address

                                                                      4address

                                                                      3payload CRC

                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                      seqcontrol

                                                                      TypeFromAP

                                                                      SubtypeToAP

                                                                      More frag

                                                                      WEPMoredata

                                                                      Powermgt

                                                                      Retry RsvdProtocolversion

                                                                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                      hub or switch

                                                                      AP 2

                                                                      AP 1

                                                                      H1 BBS 2

                                                                      BBS 1

                                                                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                      router H1 permanece en la

                                                                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                      Mradius ofcoverage

                                                                      S

                                                                      SS

                                                                      P

                                                                      P

                                                                      P

                                                                      P

                                                                      M

                                                                      S

                                                                      Master device

                                                                      Slave device

                                                                      Parked device (inactive)P

                                                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                      (mouse keyboard headphones)

                                                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                      Maestro concede permiso

                                                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                      caracteriacutesticas CDMA

                                                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                      GSM)

                                                                      Movilidad 65 Principios

                                                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                      movilidad en redes celulares

                                                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                      69 Resumen

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                      Mobile Switching

                                                                      Center

                                                                      Public telephonenetwork andInternet

                                                                      Mobile Switching

                                                                      Center

                                                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                      MSC

                                                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                      celdas

                                                                      Red cableada

                                                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                      Redes Celulares El primer salto

                                                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                      CDMA code division multiple access

                                                                      frequencybands

                                                                      time slots

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                      Chile)

                                                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                      UMTS

                                                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                      CDMA-2000

                                                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                      • Slide 1
                                                                      • Slide 2
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                                                                      • Slide 11
                                                                      • Slide 12
                                                                      • Slide 13
                                                                      • Slide 14
                                                                      • Slide 15
                                                                      • Slide 16
                                                                      • Direcciones MAC y ARP
                                                                      • Slide 18
                                                                      • Direcciones LANs y ARP
                                                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                      • Ruteo a otra LAN
                                                                      • Slide 23
                                                                      • Slide 24
                                                                      • Slide 25
                                                                      • Topologiacutea Estrella
                                                                      • Estructura de trama Ethernet
                                                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                                                      • Ethernet usa CSMACD
                                                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                                                      • Hubs
                                                                      • Slide 34
                                                                      • Slide 35
                                                                      • Switches
                                                                      • Reenviacuteo
                                                                      • Auto aprendizaje
                                                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                      • Ejemplo de Switches
                                                                      • Slide 41
                                                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                      • Slide 43
                                                                      • Switches accesos dedicados
                                                                      • Switches vs Routers
                                                                      • Slide 46
                                                                      • Slide 47
                                                                      • Slide 48
                                                                      • Slide 49
                                                                      • Slide 50
                                                                      • Slide 51
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                                                                      • Slide 54
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                                                                      • Slide 56
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                                                                      • Slide 61
                                                                      • Slide 62
                                                                      • Slide 63
                                                                      • Slide 64
                                                                      • Slide 65
                                                                      • Slide 66

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-36

                                                                        Switches

                                                                        Dispositivo de capa enlace de datos Almacena y re-enviacutea tramas Ethernet Examina encabezados de tramas y

                                                                        selectivamente re-enviacutea tramas basado en direccioacuten MAC destino

                                                                        Cuando debe re-enviar una trama usa CSMACD para acceder al medio

                                                                        Transparente Hosts no notan la presencia de switches

                                                                        Plug-and-play y aprenden solos Switches no requieren ser configurados

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                        Reenviacuteo

                                                                        bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                        hub

                                                                        hubhub

                                                                        switch1

                                                                        2 3

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                        Auto aprendizaje

                                                                        Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                        (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                        Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                        localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                        Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                        then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                        then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                        Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                        Ejemplo de Switches

                                                                        Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                        El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                        la trama a interfaces 2 y 3

                                                                        La trama es recibida por D

                                                                        hub

                                                                        hub hub

                                                                        switch

                                                                        A

                                                                        B CD

                                                                        EF

                                                                        G H

                                                                        I

                                                                        Direccioacuten interfaz

                                                                        ABEGC

                                                                        11231

                                                                        12 3

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                        Ejemplo de Switches

                                                                        Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                        El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                        la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                        La trama es recibida por C

                                                                        hub

                                                                        hub hub

                                                                        switch

                                                                        A

                                                                        B CD

                                                                        EF

                                                                        G H

                                                                        I

                                                                        direccioacuten interfaz

                                                                        ABEGCD

                                                                        112312

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                        Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                        LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                        El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                        re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                        separados

                                                                        hub hub hub

                                                                        switch

                                                                        Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                        Dominio de colisioacuten

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                        Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                        Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                        Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                        interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                        directa al switch No hay colisiones full

                                                                        duplex

                                                                        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                        switch

                                                                        A

                                                                        Arsquo

                                                                        B

                                                                        Brsquo

                                                                        C

                                                                        Crsquo

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                        Fin del pareacutentesis 8023

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                        hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                        Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                        80211 Arquitectura LAN

                                                                        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                        point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                        BSS 1

                                                                        BSS 2

                                                                        Internet

                                                                        hub switcho routerAP

                                                                        AP

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                        vecino

                                                                        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                        AP

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                        AB

                                                                        CA B C

                                                                        Arsquos signalstrength

                                                                        space

                                                                        Crsquos signalstrength

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                        backoff aleatorio repite 2

                                                                        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                        sender receiver

                                                                        DIFS

                                                                        data

                                                                        SIFS

                                                                        ACK

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                        APA B

                                                                        time

                                                                        RTS(A)RTS(B)

                                                                        RTS(A)

                                                                        CTS(A) CTS(A)

                                                                        DATA (A)

                                                                        ACK(A) ACK(A)

                                                                        reservation collision

                                                                        Pospone tx

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                        framecontrol

                                                                        durationaddress

                                                                        1address

                                                                        2address

                                                                        4address

                                                                        3payload CRC

                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                        seqcontrol

                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                        Internetrouter

                                                                        AP

                                                                        H1 R1

                                                                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                        address 1 address 2 address 3

                                                                        Trama 80211

                                                                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                        dest address source address

                                                                        Trama 8023

                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                        framecontrol

                                                                        durationaddress

                                                                        1address

                                                                        2address

                                                                        4address

                                                                        3payload CRC

                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                        seqcontrol

                                                                        TypeFromAP

                                                                        SubtypeToAP

                                                                        More frag

                                                                        WEPMoredata

                                                                        Powermgt

                                                                        Retry RsvdProtocolversion

                                                                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                        hub or switch

                                                                        AP 2

                                                                        AP 1

                                                                        H1 BBS 2

                                                                        BBS 1

                                                                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                        router H1 permanece en la

                                                                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                        Mradius ofcoverage

                                                                        S

                                                                        SS

                                                                        P

                                                                        P

                                                                        P

                                                                        P

                                                                        M

                                                                        S

                                                                        Master device

                                                                        Slave device

                                                                        Parked device (inactive)P

                                                                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                        (mouse keyboard headphones)

                                                                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                        Maestro concede permiso

                                                                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                        caracteriacutesticas CDMA

                                                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                        GSM)

                                                                        Movilidad 65 Principios

                                                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                        movilidad en redes celulares

                                                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                        69 Resumen

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                        Mobile Switching

                                                                        Center

                                                                        Public telephonenetwork andInternet

                                                                        Mobile Switching

                                                                        Center

                                                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                        MSC

                                                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                        celdas

                                                                        Red cableada

                                                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                        Redes Celulares El primer salto

                                                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                        CDMA code division multiple access

                                                                        frequencybands

                                                                        time slots

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                        Chile)

                                                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                        UMTS

                                                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                        CDMA-2000

                                                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                        • Slide 1
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                                                                        • Slide 10
                                                                        • Slide 11
                                                                        • Slide 12
                                                                        • Slide 13
                                                                        • Slide 14
                                                                        • Slide 15
                                                                        • Slide 16
                                                                        • Direcciones MAC y ARP
                                                                        • Slide 18
                                                                        • Direcciones LANs y ARP
                                                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                        • Ruteo a otra LAN
                                                                        • Slide 23
                                                                        • Slide 24
                                                                        • Slide 25
                                                                        • Topologiacutea Estrella
                                                                        • Estructura de trama Ethernet
                                                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                                                        • Ethernet usa CSMACD
                                                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                                                        • Hubs
                                                                        • Slide 34
                                                                        • Slide 35
                                                                        • Switches
                                                                        • Reenviacuteo
                                                                        • Auto aprendizaje
                                                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                        • Ejemplo de Switches
                                                                        • Slide 41
                                                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                        • Slide 43
                                                                        • Switches accesos dedicados
                                                                        • Switches vs Routers
                                                                        • Slide 46
                                                                        • Slide 47
                                                                        • Slide 48
                                                                        • Slide 49
                                                                        • Slide 50
                                                                        • Slide 51
                                                                        • Slide 52
                                                                        • Slide 53
                                                                        • Slide 54
                                                                        • Slide 55
                                                                        • Slide 56
                                                                        • Slide 57
                                                                        • Slide 58
                                                                        • Slide 59
                                                                        • Slide 60
                                                                        • Slide 61
                                                                        • Slide 62
                                                                        • Slide 63
                                                                        • Slide 64
                                                                        • Slide 65
                                                                        • Slide 66

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-37

                                                                          Reenviacuteo

                                                                          bulliquestCoacutemo determinar en queacute segmento LAN enviar la tramabull Similar a problema de ruteo

                                                                          hub

                                                                          hubhub

                                                                          switch1

                                                                          2 3

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                          Auto aprendizaje

                                                                          Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                          (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                          Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                          localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                          Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                          then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                          then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                          Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                          Ejemplo de Switches

                                                                          Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                          El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                          la trama a interfaces 2 y 3

                                                                          La trama es recibida por D

                                                                          hub

                                                                          hub hub

                                                                          switch

                                                                          A

                                                                          B CD

                                                                          EF

                                                                          G H

                                                                          I

                                                                          Direccioacuten interfaz

                                                                          ABEGC

                                                                          11231

                                                                          12 3

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                          Ejemplo de Switches

                                                                          Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                          El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                          la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                          La trama es recibida por C

                                                                          hub

                                                                          hub hub

                                                                          switch

                                                                          A

                                                                          B CD

                                                                          EF

                                                                          G H

                                                                          I

                                                                          direccioacuten interfaz

                                                                          ABEGCD

                                                                          112312

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                          Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                          LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                          El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                          re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                          separados

                                                                          hub hub hub

                                                                          switch

                                                                          Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                          Dominio de colisioacuten

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                          Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                          Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                          Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                          interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                          directa al switch No hay colisiones full

                                                                          duplex

                                                                          Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                          switch

                                                                          A

                                                                          Arsquo

                                                                          B

                                                                          Brsquo

                                                                          C

                                                                          Crsquo

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                          Fin del pareacutentesis 8023

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                          hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                          Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                          80211 Arquitectura LAN

                                                                          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                          point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                          BSS 1

                                                                          BSS 2

                                                                          Internet

                                                                          hub switcho routerAP

                                                                          AP

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                          vecino

                                                                          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                          AP

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                          AB

                                                                          CA B C

                                                                          Arsquos signalstrength

                                                                          space

                                                                          Crsquos signalstrength

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                          backoff aleatorio repite 2

                                                                          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                          sender receiver

                                                                          DIFS

                                                                          data

                                                                          SIFS

                                                                          ACK

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                          Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                          APA B

                                                                          time

                                                                          RTS(A)RTS(B)

                                                                          RTS(A)

                                                                          CTS(A) CTS(A)

                                                                          DATA (A)

                                                                          ACK(A) ACK(A)

                                                                          reservation collision

                                                                          Pospone tx

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                          framecontrol

                                                                          durationaddress

                                                                          1address

                                                                          2address

                                                                          4address

                                                                          3payload CRC

                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                          seqcontrol

                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                          Internetrouter

                                                                          AP

                                                                          H1 R1

                                                                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                          address 1 address 2 address 3

                                                                          Trama 80211

                                                                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                          dest address source address

                                                                          Trama 8023

                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                          framecontrol

                                                                          durationaddress

                                                                          1address

                                                                          2address

                                                                          4address

                                                                          3payload CRC

                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                          seqcontrol

                                                                          TypeFromAP

                                                                          SubtypeToAP

                                                                          More frag

                                                                          WEPMoredata

                                                                          Powermgt

                                                                          Retry RsvdProtocolversion

                                                                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                          hub or switch

                                                                          AP 2

                                                                          AP 1

                                                                          H1 BBS 2

                                                                          BBS 1

                                                                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                          router H1 permanece en la

                                                                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                          Mradius ofcoverage

                                                                          S

                                                                          SS

                                                                          P

                                                                          P

                                                                          P

                                                                          P

                                                                          M

                                                                          S

                                                                          Master device

                                                                          Slave device

                                                                          Parked device (inactive)P

                                                                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                          (mouse keyboard headphones)

                                                                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                          Maestro concede permiso

                                                                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                          caracteriacutesticas CDMA

                                                                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                          GSM)

                                                                          Movilidad 65 Principios

                                                                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                          movilidad en redes celulares

                                                                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                          69 Resumen

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                          Mobile Switching

                                                                          Center

                                                                          Public telephonenetwork andInternet

                                                                          Mobile Switching

                                                                          Center

                                                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                          MSC

                                                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                          celdas

                                                                          Red cableada

                                                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                          Redes Celulares El primer salto

                                                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                          CDMA code division multiple access

                                                                          frequencybands

                                                                          time slots

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                          Chile)

                                                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                          UMTS

                                                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                          CDMA-2000

                                                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                          • Slide 1
                                                                          • Slide 2
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                                                                          • Slide 8
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                                                                          • Slide 12
                                                                          • Slide 13
                                                                          • Slide 14
                                                                          • Slide 15
                                                                          • Slide 16
                                                                          • Direcciones MAC y ARP
                                                                          • Slide 18
                                                                          • Direcciones LANs y ARP
                                                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                          • Ruteo a otra LAN
                                                                          • Slide 23
                                                                          • Slide 24
                                                                          • Slide 25
                                                                          • Topologiacutea Estrella
                                                                          • Estructura de trama Ethernet
                                                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                                                          • Ethernet usa CSMACD
                                                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                                                          • Hubs
                                                                          • Slide 34
                                                                          • Slide 35
                                                                          • Switches
                                                                          • Reenviacuteo
                                                                          • Auto aprendizaje
                                                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                          • Ejemplo de Switches
                                                                          • Slide 41
                                                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                          • Slide 43
                                                                          • Switches accesos dedicados
                                                                          • Switches vs Routers
                                                                          • Slide 46
                                                                          • Slide 47
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                                                                          • Slide 51
                                                                          • Slide 52
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                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-38

                                                                            Auto aprendizaje

                                                                            Cada switch tiene una tabla de conmutacioacuten (switching table) Entradas de la tabla del switch

                                                                            (Direccioacuten MAC Interfaz Marca de tiempo) Entradas antiguas son descartadas (TTL ~60 min)

                                                                            Switches aprenden queacute hosts se encuentra en queacute interfaz Cuando una trama es recibida el switch ldquoaprenderdquo la

                                                                            localizacioacuten del Tx viendo el segmento LAN de llegada Graba el par Txlocalizacioacuten en tabla del switch

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                            Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                            then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                            then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                            Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                            Ejemplo de Switches

                                                                            Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                            El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                            la trama a interfaces 2 y 3

                                                                            La trama es recibida por D

                                                                            hub

                                                                            hub hub

                                                                            switch

                                                                            A

                                                                            B CD

                                                                            EF

                                                                            G H

                                                                            I

                                                                            Direccioacuten interfaz

                                                                            ABEGC

                                                                            11231

                                                                            12 3

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                            Ejemplo de Switches

                                                                            Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                            El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                            la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                            La trama es recibida por C

                                                                            hub

                                                                            hub hub

                                                                            switch

                                                                            A

                                                                            B CD

                                                                            EF

                                                                            G H

                                                                            I

                                                                            direccioacuten interfaz

                                                                            ABEGCD

                                                                            112312

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                            Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                            LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                            El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                            re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                            separados

                                                                            hub hub hub

                                                                            switch

                                                                            Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                            Dominio de colisioacuten

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                            Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                            Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                            Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                            interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                            directa al switch No hay colisiones full

                                                                            duplex

                                                                            Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                            switch

                                                                            A

                                                                            Arsquo

                                                                            B

                                                                            Brsquo

                                                                            C

                                                                            Crsquo

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                            Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                            enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                            encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                            Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                            Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                            Fin del pareacutentesis 8023

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                            hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                            Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                            80211 Arquitectura LAN

                                                                            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                            point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                            BSS 1

                                                                            BSS 2

                                                                            Internet

                                                                            hub switcho routerAP

                                                                            AP

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                            vecino

                                                                            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                            AP

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                            AB

                                                                            CA B C

                                                                            Arsquos signalstrength

                                                                            space

                                                                            Crsquos signalstrength

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                            backoff aleatorio repite 2

                                                                            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                            sender receiver

                                                                            DIFS

                                                                            data

                                                                            SIFS

                                                                            ACK

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                            Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                            APA B

                                                                            time

                                                                            RTS(A)RTS(B)

                                                                            RTS(A)

                                                                            CTS(A) CTS(A)

                                                                            DATA (A)

                                                                            ACK(A) ACK(A)

                                                                            reservation collision

                                                                            Pospone tx

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                            framecontrol

                                                                            durationaddress

                                                                            1address

                                                                            2address

                                                                            4address

                                                                            3payload CRC

                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                            seqcontrol

                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                            Internetrouter

                                                                            AP

                                                                            H1 R1

                                                                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                            address 1 address 2 address 3

                                                                            Trama 80211

                                                                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                            dest address source address

                                                                            Trama 8023

                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                            framecontrol

                                                                            durationaddress

                                                                            1address

                                                                            2address

                                                                            4address

                                                                            3payload CRC

                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                            seqcontrol

                                                                            TypeFromAP

                                                                            SubtypeToAP

                                                                            More frag

                                                                            WEPMoredata

                                                                            Powermgt

                                                                            Retry RsvdProtocolversion

                                                                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                            hub or switch

                                                                            AP 2

                                                                            AP 1

                                                                            H1 BBS 2

                                                                            BBS 1

                                                                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                            router H1 permanece en la

                                                                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                            Mradius ofcoverage

                                                                            S

                                                                            SS

                                                                            P

                                                                            P

                                                                            P

                                                                            P

                                                                            M

                                                                            S

                                                                            Master device

                                                                            Slave device

                                                                            Parked device (inactive)P

                                                                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                            (mouse keyboard headphones)

                                                                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                            Maestro concede permiso

                                                                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                            caracteriacutesticas CDMA

                                                                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                            GSM)

                                                                            Movilidad 65 Principios

                                                                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                            movilidad en redes celulares

                                                                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                            69 Resumen

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                            Mobile Switching

                                                                            Center

                                                                            Public telephonenetwork andInternet

                                                                            Mobile Switching

                                                                            Center

                                                                            Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                            MSC

                                                                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                            celdas

                                                                            Red cableada

                                                                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                            Redes Celulares El primer salto

                                                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                            CDMA code division multiple access

                                                                            frequencybands

                                                                            time slots

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                            Chile)

                                                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                            UMTS

                                                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                            CDMA-2000

                                                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                            • Slide 1
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                                                                            • Slide 10
                                                                            • Slide 11
                                                                            • Slide 12
                                                                            • Slide 13
                                                                            • Slide 14
                                                                            • Slide 15
                                                                            • Slide 16
                                                                            • Direcciones MAC y ARP
                                                                            • Slide 18
                                                                            • Direcciones LANs y ARP
                                                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                            • Ruteo a otra LAN
                                                                            • Slide 23
                                                                            • Slide 24
                                                                            • Slide 25
                                                                            • Topologiacutea Estrella
                                                                            • Estructura de trama Ethernet
                                                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                                                            • Ethernet usa CSMACD
                                                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                                                            • Hubs
                                                                            • Slide 34
                                                                            • Slide 35
                                                                            • Switches
                                                                            • Reenviacuteo
                                                                            • Auto aprendizaje
                                                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                            • Ejemplo de Switches
                                                                            • Slide 41
                                                                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                            • Slide 43
                                                                            • Switches accesos dedicados
                                                                            • Switches vs Routers
                                                                            • Slide 46
                                                                            • Slide 47
                                                                            • Slide 48
                                                                            • Slide 49
                                                                            • Slide 50
                                                                            • Slide 51
                                                                            • Slide 52
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                                                                            • Slide 54
                                                                            • Slide 55
                                                                            • Slide 56
                                                                            • Slide 57
                                                                            • Slide 58
                                                                            • Slide 59
                                                                            • Slide 60
                                                                            • Slide 61
                                                                            • Slide 62
                                                                            • Slide 63
                                                                            • Slide 64
                                                                            • Slide 65
                                                                            • Slide 66

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-39

                                                                              Filtrado y re-enviacuteoCuando un switch recibe una tramaBusca en su tabla usando la direccioacuten MAC destinoif encuentra entrada para el destino

                                                                              then if destino estaacute en segmento desde donde llegoacute trama

                                                                              then descarte trama else re-enviacutee la trama a la interfaz indicada else inunde Registre direccioacuten origen

                                                                              Re-enviacutee en todas la interfacesexcepto la de llegada

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                              Ejemplo de Switches

                                                                              Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                              El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                              la trama a interfaces 2 y 3

                                                                              La trama es recibida por D

                                                                              hub

                                                                              hub hub

                                                                              switch

                                                                              A

                                                                              B CD

                                                                              EF

                                                                              G H

                                                                              I

                                                                              Direccioacuten interfaz

                                                                              ABEGC

                                                                              11231

                                                                              12 3

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                              Ejemplo de Switches

                                                                              Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                              El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                              la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                              La trama es recibida por C

                                                                              hub

                                                                              hub hub

                                                                              switch

                                                                              A

                                                                              B CD

                                                                              EF

                                                                              G H

                                                                              I

                                                                              direccioacuten interfaz

                                                                              ABEGCD

                                                                              112312

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                              Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                              LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                              El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                              re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                              separados

                                                                              hub hub hub

                                                                              switch

                                                                              Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                              Dominio de colisioacuten

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                              Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                              Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                              Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                              interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                              directa al switch No hay colisiones full

                                                                              duplex

                                                                              Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                              switch

                                                                              A

                                                                              Arsquo

                                                                              B

                                                                              Brsquo

                                                                              C

                                                                              Crsquo

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                              Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                              enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                              encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                              Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                              Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                              Fin del pareacutentesis 8023

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                              hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                              Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                              80211 Arquitectura LAN

                                                                              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                              point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                              BSS 1

                                                                              BSS 2

                                                                              Internet

                                                                              hub switcho routerAP

                                                                              AP

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                              vecino

                                                                              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                              AP

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                              AB

                                                                              CA B C

                                                                              Arsquos signalstrength

                                                                              space

                                                                              Crsquos signalstrength

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                              backoff aleatorio repite 2

                                                                              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                              sender receiver

                                                                              DIFS

                                                                              data

                                                                              SIFS

                                                                              ACK

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                              Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                              APA B

                                                                              time

                                                                              RTS(A)RTS(B)

                                                                              RTS(A)

                                                                              CTS(A) CTS(A)

                                                                              DATA (A)

                                                                              ACK(A) ACK(A)

                                                                              reservation collision

                                                                              Pospone tx

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                              framecontrol

                                                                              durationaddress

                                                                              1address

                                                                              2address

                                                                              4address

                                                                              3payload CRC

                                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                              seqcontrol

                                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                              Internetrouter

                                                                              AP

                                                                              H1 R1

                                                                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                              address 1 address 2 address 3

                                                                              Trama 80211

                                                                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                              dest address source address

                                                                              Trama 8023

                                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                              framecontrol

                                                                              durationaddress

                                                                              1address

                                                                              2address

                                                                              4address

                                                                              3payload CRC

                                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                              seqcontrol

                                                                              TypeFromAP

                                                                              SubtypeToAP

                                                                              More frag

                                                                              WEPMoredata

                                                                              Powermgt

                                                                              Retry RsvdProtocolversion

                                                                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                              hub or switch

                                                                              AP 2

                                                                              AP 1

                                                                              H1 BBS 2

                                                                              BBS 1

                                                                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                              router H1 permanece en la

                                                                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                              Mradius ofcoverage

                                                                              S

                                                                              SS

                                                                              P

                                                                              P

                                                                              P

                                                                              P

                                                                              M

                                                                              S

                                                                              Master device

                                                                              Slave device

                                                                              Parked device (inactive)P

                                                                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                              (mouse keyboard headphones)

                                                                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                              Maestro concede permiso

                                                                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                              caracteriacutesticas CDMA

                                                                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                              GSM)

                                                                              Movilidad 65 Principios

                                                                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                              movilidad en redes celulares

                                                                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                              69 Resumen

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                              Mobile Switching

                                                                              Center

                                                                              Public telephonenetwork andInternet

                                                                              Mobile Switching

                                                                              Center

                                                                              Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                              MSC

                                                                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                              celdas

                                                                              Red cableada

                                                                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                              Redes Celulares El primer salto

                                                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                              CDMA code division multiple access

                                                                              frequencybands

                                                                              time slots

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                              Chile)

                                                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                              UMTS

                                                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                              CDMA-2000

                                                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                              • Slide 1
                                                                              • Slide 2
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                                                                              • Slide 5
                                                                              • Slide 6
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                                                                              • Slide 8
                                                                              • Slide 9
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                                                                              • Slide 11
                                                                              • Slide 12
                                                                              • Slide 13
                                                                              • Slide 14
                                                                              • Slide 15
                                                                              • Slide 16
                                                                              • Direcciones MAC y ARP
                                                                              • Slide 18
                                                                              • Direcciones LANs y ARP
                                                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                              • Ruteo a otra LAN
                                                                              • Slide 23
                                                                              • Slide 24
                                                                              • Slide 25
                                                                              • Topologiacutea Estrella
                                                                              • Estructura de trama Ethernet
                                                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                                                              • Ethernet usa CSMACD
                                                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                                                              • Hubs
                                                                              • Slide 34
                                                                              • Slide 35
                                                                              • Switches
                                                                              • Reenviacuteo
                                                                              • Auto aprendizaje
                                                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                              • Ejemplo de Switches
                                                                              • Slide 41
                                                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                              • Slide 43
                                                                              • Switches accesos dedicados
                                                                              • Switches vs Routers
                                                                              • Slide 46
                                                                              • Slide 47
                                                                              • Slide 48
                                                                              • Slide 49
                                                                              • Slide 50
                                                                              • Slide 51
                                                                              • Slide 52
                                                                              • Slide 53
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                                                                              • Slide 65
                                                                              • Slide 66

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-40

                                                                                Ejemplo de Switches

                                                                                Supongamos que C enviacutea una trama a D

                                                                                El switch (o bridge) recibe trama de C Anota en tabla del switch que C estaacute en interfaz 1 Debido a que D no estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                                la trama a interfaces 2 y 3

                                                                                La trama es recibida por D

                                                                                hub

                                                                                hub hub

                                                                                switch

                                                                                A

                                                                                B CD

                                                                                EF

                                                                                G H

                                                                                I

                                                                                Direccioacuten interfaz

                                                                                ABEGC

                                                                                11231

                                                                                12 3

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                                Ejemplo de Switches

                                                                                Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                                El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                                la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                                La trama es recibida por C

                                                                                hub

                                                                                hub hub

                                                                                switch

                                                                                A

                                                                                B CD

                                                                                EF

                                                                                G H

                                                                                I

                                                                                direccioacuten interfaz

                                                                                ABEGCD

                                                                                112312

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                                Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                                LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                                El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                                re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                                separados

                                                                                hub hub hub

                                                                                switch

                                                                                Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                                Dominio de colisioacuten

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                                Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                                Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                                Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                                interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                                directa al switch No hay colisiones full

                                                                                duplex

                                                                                Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                                switch

                                                                                A

                                                                                Arsquo

                                                                                B

                                                                                Brsquo

                                                                                C

                                                                                Crsquo

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                80211 Arquitectura LAN

                                                                                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                BSS 1

                                                                                BSS 2

                                                                                Internet

                                                                                hub switcho routerAP

                                                                                AP

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                vecino

                                                                                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                AP

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                AB

                                                                                CA B C

                                                                                Arsquos signalstrength

                                                                                space

                                                                                Crsquos signalstrength

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                backoff aleatorio repite 2

                                                                                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                sender receiver

                                                                                DIFS

                                                                                data

                                                                                SIFS

                                                                                ACK

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                APA B

                                                                                time

                                                                                RTS(A)RTS(B)

                                                                                RTS(A)

                                                                                CTS(A) CTS(A)

                                                                                DATA (A)

                                                                                ACK(A) ACK(A)

                                                                                reservation collision

                                                                                Pospone tx

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                framecontrol

                                                                                durationaddress

                                                                                1address

                                                                                2address

                                                                                4address

                                                                                3payload CRC

                                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                seqcontrol

                                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                Internetrouter

                                                                                AP

                                                                                H1 R1

                                                                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                address 1 address 2 address 3

                                                                                Trama 80211

                                                                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                dest address source address

                                                                                Trama 8023

                                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                framecontrol

                                                                                durationaddress

                                                                                1address

                                                                                2address

                                                                                4address

                                                                                3payload CRC

                                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                seqcontrol

                                                                                TypeFromAP

                                                                                SubtypeToAP

                                                                                More frag

                                                                                WEPMoredata

                                                                                Powermgt

                                                                                Retry RsvdProtocolversion

                                                                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                hub or switch

                                                                                AP 2

                                                                                AP 1

                                                                                H1 BBS 2

                                                                                BBS 1

                                                                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                router H1 permanece en la

                                                                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                Mradius ofcoverage

                                                                                S

                                                                                SS

                                                                                P

                                                                                P

                                                                                P

                                                                                P

                                                                                M

                                                                                S

                                                                                Master device

                                                                                Slave device

                                                                                Parked device (inactive)P

                                                                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                (mouse keyboard headphones)

                                                                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                Maestro concede permiso

                                                                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                caracteriacutesticas CDMA

                                                                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                GSM)

                                                                                Movilidad 65 Principios

                                                                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                movilidad en redes celulares

                                                                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                69 Resumen

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                Mobile Switching

                                                                                Center

                                                                                Public telephonenetwork andInternet

                                                                                Mobile Switching

                                                                                Center

                                                                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                MSC

                                                                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                celdas

                                                                                Red cableada

                                                                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                Redes Celulares El primer salto

                                                                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                CDMA code division multiple access

                                                                                frequencybands

                                                                                time slots

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                Chile)

                                                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                UMTS

                                                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                CDMA-2000

                                                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                • Slide 1
                                                                                • Slide 2
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                                                                                • Slide 8
                                                                                • Slide 9
                                                                                • Slide 10
                                                                                • Slide 11
                                                                                • Slide 12
                                                                                • Slide 13
                                                                                • Slide 14
                                                                                • Slide 15
                                                                                • Slide 16
                                                                                • Direcciones MAC y ARP
                                                                                • Slide 18
                                                                                • Direcciones LANs y ARP
                                                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                • Ruteo a otra LAN
                                                                                • Slide 23
                                                                                • Slide 24
                                                                                • Slide 25
                                                                                • Topologiacutea Estrella
                                                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                • Hubs
                                                                                • Slide 34
                                                                                • Slide 35
                                                                                • Switches
                                                                                • Reenviacuteo
                                                                                • Auto aprendizaje
                                                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                • Ejemplo de Switches
                                                                                • Slide 41
                                                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                • Slide 43
                                                                                • Switches accesos dedicados
                                                                                • Switches vs Routers
                                                                                • Slide 46
                                                                                • Slide 47
                                                                                • Slide 48
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                                                                                • Slide 50
                                                                                • Slide 51
                                                                                • Slide 52
                                                                                • Slide 53
                                                                                • Slide 54
                                                                                • Slide 55
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                                                                                • Slide 61
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                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-41

                                                                                  Ejemplo de Switches

                                                                                  Supongamos que D responde a C con otra trama

                                                                                  El switch recibe la trama de D Y anota en su tabla que D estaacute en interfaz 2 Debido a que C ya estaacute en la tabla el switch re-enviacutea

                                                                                  la trama soacutelo por interfaz 1

                                                                                  La trama es recibida por C

                                                                                  hub

                                                                                  hub hub

                                                                                  switch

                                                                                  A

                                                                                  B CD

                                                                                  EF

                                                                                  G H

                                                                                  I

                                                                                  direccioacuten interfaz

                                                                                  ABEGCD

                                                                                  112312

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                                  Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                                  LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                                  El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                                  re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                                  separados

                                                                                  hub hub hub

                                                                                  switch

                                                                                  Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                                  Dominio de colisioacuten

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                                  Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                                  Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                                  Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                                  interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                                  directa al switch No hay colisiones full

                                                                                  duplex

                                                                                  Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                                  switch

                                                                                  A

                                                                                  Arsquo

                                                                                  B

                                                                                  Brsquo

                                                                                  C

                                                                                  Crsquo

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                  Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                  enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                  encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                  Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                  Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                  Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                  IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                  24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                  hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                  spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                  bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                  Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                  80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                  80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                  Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                  Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                  80211 Arquitectura LAN

                                                                                  Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                  point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                  (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                  Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                  BSS 1

                                                                                  BSS 2

                                                                                  Internet

                                                                                  hub switcho routerAP

                                                                                  AP

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                  vecino

                                                                                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                  AP

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                  AB

                                                                                  CA B C

                                                                                  Arsquos signalstrength

                                                                                  space

                                                                                  Crsquos signalstrength

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                  backoff aleatorio repite 2

                                                                                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                  sender receiver

                                                                                  DIFS

                                                                                  data

                                                                                  SIFS

                                                                                  ACK

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                  APA B

                                                                                  time

                                                                                  RTS(A)RTS(B)

                                                                                  RTS(A)

                                                                                  CTS(A) CTS(A)

                                                                                  DATA (A)

                                                                                  ACK(A) ACK(A)

                                                                                  reservation collision

                                                                                  Pospone tx

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                  framecontrol

                                                                                  durationaddress

                                                                                  1address

                                                                                  2address

                                                                                  4address

                                                                                  3payload CRC

                                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                  seqcontrol

                                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                  Internetrouter

                                                                                  AP

                                                                                  H1 R1

                                                                                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                  address 1 address 2 address 3

                                                                                  Trama 80211

                                                                                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                  dest address source address

                                                                                  Trama 8023

                                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                  framecontrol

                                                                                  durationaddress

                                                                                  1address

                                                                                  2address

                                                                                  4address

                                                                                  3payload CRC

                                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                  seqcontrol

                                                                                  TypeFromAP

                                                                                  SubtypeToAP

                                                                                  More frag

                                                                                  WEPMoredata

                                                                                  Powermgt

                                                                                  Retry RsvdProtocolversion

                                                                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                  hub or switch

                                                                                  AP 2

                                                                                  AP 1

                                                                                  H1 BBS 2

                                                                                  BBS 1

                                                                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                  router H1 permanece en la

                                                                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                  Mradius ofcoverage

                                                                                  S

                                                                                  SS

                                                                                  P

                                                                                  P

                                                                                  P

                                                                                  P

                                                                                  M

                                                                                  S

                                                                                  Master device

                                                                                  Slave device

                                                                                  Parked device (inactive)P

                                                                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                  (mouse keyboard headphones)

                                                                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                  Maestro concede permiso

                                                                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                  caracteriacutesticas CDMA

                                                                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                  GSM)

                                                                                  Movilidad 65 Principios

                                                                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                  movilidad en redes celulares

                                                                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                  69 Resumen

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                  Mobile Switching

                                                                                  Center

                                                                                  Public telephonenetwork andInternet

                                                                                  Mobile Switching

                                                                                  Center

                                                                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                  MSC

                                                                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                  celdas

                                                                                  Red cableada

                                                                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                  Redes Celulares El primer salto

                                                                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                  CDMA code division multiple access

                                                                                  frequencybands

                                                                                  time slots

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                  Chile)

                                                                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                  UMTS

                                                                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                  CDMA-2000

                                                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                  • Slide 1
                                                                                  • Slide 2
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                                                                                  • Slide 8
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                                                                                  • Slide 11
                                                                                  • Slide 12
                                                                                  • Slide 13
                                                                                  • Slide 14
                                                                                  • Slide 15
                                                                                  • Slide 16
                                                                                  • Direcciones MAC y ARP
                                                                                  • Slide 18
                                                                                  • Direcciones LANs y ARP
                                                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                                                  • Slide 23
                                                                                  • Slide 24
                                                                                  • Slide 25
                                                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                  • Hubs
                                                                                  • Slide 34
                                                                                  • Slide 35
                                                                                  • Switches
                                                                                  • Reenviacuteo
                                                                                  • Auto aprendizaje
                                                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                  • Ejemplo de Switches
                                                                                  • Slide 41
                                                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                  • Slide 43
                                                                                  • Switches accesos dedicados
                                                                                  • Switches vs Routers
                                                                                  • Slide 46
                                                                                  • Slide 47
                                                                                  • Slide 48
                                                                                  • Slide 49
                                                                                  • Slide 50
                                                                                  • Slide 51
                                                                                  • Slide 52
                                                                                  • Slide 53
                                                                                  • Slide 54
                                                                                  • Slide 55
                                                                                  • Slide 56
                                                                                  • Slide 57
                                                                                  • Slide 58
                                                                                  • Slide 59
                                                                                  • Slide 60
                                                                                  • Slide 61
                                                                                  • Slide 62
                                                                                  • Slide 63
                                                                                  • Slide 64
                                                                                  • Slide 65
                                                                                  • Slide 66

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-42

                                                                                    Switch Aislamiento de traacutefico El uso de un switch divide la subred en segmentos de

                                                                                    LAN (para efectos de colisiones por ejemplo)

                                                                                    El switch filtra paquetes Las tramas de una mismo segmento de la LAN no son

                                                                                    re-enviados normalmente a los otros segmentos Los segmentos pasan a ser dominios de colisioacuten

                                                                                    separados

                                                                                    hub hub hub

                                                                                    switch

                                                                                    Dominio de colisioacuten Dominio de colisioacuten

                                                                                    Dominio de colisioacuten

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                                    Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                                    Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                                    Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                                    interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                                    directa al switch No hay colisiones full

                                                                                    duplex

                                                                                    Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                                    switch

                                                                                    A

                                                                                    Arsquo

                                                                                    B

                                                                                    Brsquo

                                                                                    C

                                                                                    Crsquo

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                    Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                    enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                    encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                    Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                    Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                    Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                    IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                    24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                    hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                    spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                    bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                    Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                    80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                    80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                    Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                    Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                    80211 Arquitectura LAN

                                                                                    Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                    point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                    (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                    Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                    BSS 1

                                                                                    BSS 2

                                                                                    Internet

                                                                                    hub switcho routerAP

                                                                                    AP

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                    80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                    de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                    vecino

                                                                                    host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                    contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                    AP

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                    AB

                                                                                    CA B C

                                                                                    Arsquos signalstrength

                                                                                    space

                                                                                    Crsquos signalstrength

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                    backoff aleatorio repite 2

                                                                                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                    sender receiver

                                                                                    DIFS

                                                                                    data

                                                                                    SIFS

                                                                                    ACK

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                    APA B

                                                                                    time

                                                                                    RTS(A)RTS(B)

                                                                                    RTS(A)

                                                                                    CTS(A) CTS(A)

                                                                                    DATA (A)

                                                                                    ACK(A) ACK(A)

                                                                                    reservation collision

                                                                                    Pospone tx

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                    framecontrol

                                                                                    durationaddress

                                                                                    1address

                                                                                    2address

                                                                                    4address

                                                                                    3payload CRC

                                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                    seqcontrol

                                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                    Internetrouter

                                                                                    AP

                                                                                    H1 R1

                                                                                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                    address 1 address 2 address 3

                                                                                    Trama 80211

                                                                                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                    dest address source address

                                                                                    Trama 8023

                                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                    framecontrol

                                                                                    durationaddress

                                                                                    1address

                                                                                    2address

                                                                                    4address

                                                                                    3payload CRC

                                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                    seqcontrol

                                                                                    TypeFromAP

                                                                                    SubtypeToAP

                                                                                    More frag

                                                                                    WEPMoredata

                                                                                    Powermgt

                                                                                    Retry RsvdProtocolversion

                                                                                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                    hub or switch

                                                                                    AP 2

                                                                                    AP 1

                                                                                    H1 BBS 2

                                                                                    BBS 1

                                                                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                    router H1 permanece en la

                                                                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                    Mradius ofcoverage

                                                                                    S

                                                                                    SS

                                                                                    P

                                                                                    P

                                                                                    P

                                                                                    P

                                                                                    M

                                                                                    S

                                                                                    Master device

                                                                                    Slave device

                                                                                    Parked device (inactive)P

                                                                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                    (mouse keyboard headphones)

                                                                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                    Maestro concede permiso

                                                                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                    caracteriacutesticas CDMA

                                                                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                    GSM)

                                                                                    Movilidad 65 Principios

                                                                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                    movilidad en redes celulares

                                                                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                    69 Resumen

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                    Mobile Switching

                                                                                    Center

                                                                                    Public telephonenetwork andInternet

                                                                                    Mobile Switching

                                                                                    Center

                                                                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                    MSC

                                                                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                    celdas

                                                                                    Red cableada

                                                                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                    Redes Celulares El primer salto

                                                                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                    CDMA code division multiple access

                                                                                    frequencybands

                                                                                    time slots

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                    Chile)

                                                                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                    UMTS

                                                                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                    CDMA-2000

                                                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                    • Slide 1
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                                                                                    • Slide 18
                                                                                    • Direcciones LANs y ARP
                                                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                                                    • Slide 23
                                                                                    • Slide 24
                                                                                    • Slide 25
                                                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                    • Hubs
                                                                                    • Slide 34
                                                                                    • Slide 35
                                                                                    • Switches
                                                                                    • Reenviacuteo
                                                                                    • Auto aprendizaje
                                                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                    • Ejemplo de Switches
                                                                                    • Slide 41
                                                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                    • Slide 43
                                                                                    • Switches accesos dedicados
                                                                                    • Switches vs Routers
                                                                                    • Slide 46
                                                                                    • Slide 47
                                                                                    • Slide 48
                                                                                    • Slide 49
                                                                                    • Slide 50
                                                                                    • Slide 51
                                                                                    • Slide 52
                                                                                    • Slide 53
                                                                                    • Slide 54
                                                                                    • Slide 55
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                                                                                    • Slide 59
                                                                                    • Slide 60
                                                                                    • Slide 61
                                                                                    • Slide 62
                                                                                    • Slide 63
                                                                                    • Slide 64
                                                                                    • Slide 65
                                                                                    • Slide 66

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-43

                                                                                      Alguien se pregunta iquestPor queacute los switches ocupan CSMACD cuando enviacutean datos siendo que usan dos pares trenzados para enviar datos y dos para recibir datos Puede usted dar una explicacioacuten

                                                                                      Los switches funcionan igualmente si en una de sus bocas tiene conectando otro switch o un hub Cuando se conecta un hub el switch debe usar CSMACD pues cuando el par receptor de datos estaacute activo todos los pares receptores de los equipos el hub lo estaraacute El enviacuteo de datos por parte del switch en este caso generaraacute colisioacuten Cuando el switch tiene conectado otro switch en una se sus bocas ocurre lo mismo cuando el segundo switch replica los datos en todas las bocas antes de saber la ubicacioacuten del destinatario

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                                      Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                                      interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                                      directa al switch No hay colisiones full

                                                                                      duplex

                                                                                      Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                                      switch

                                                                                      A

                                                                                      Arsquo

                                                                                      B

                                                                                      Brsquo

                                                                                      C

                                                                                      Crsquo

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                      Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                      enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                      encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                      Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                      Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                      Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                      IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                      24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                      hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                      spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                      bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                      Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                      80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                      80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                      Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                      Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                      80211 Arquitectura LAN

                                                                                      Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                      point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                      (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                      Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                      BSS 1

                                                                                      BSS 2

                                                                                      Internet

                                                                                      hub switcho routerAP

                                                                                      AP

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                      80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                      de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                      vecino

                                                                                      host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                      contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                      AP

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                      IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                      Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                      Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                      No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                      meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                      AB

                                                                                      CA B C

                                                                                      Arsquos signalstrength

                                                                                      space

                                                                                      Crsquos signalstrength

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                      backoff aleatorio repite 2

                                                                                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                      sender receiver

                                                                                      DIFS

                                                                                      data

                                                                                      SIFS

                                                                                      ACK

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                      APA B

                                                                                      time

                                                                                      RTS(A)RTS(B)

                                                                                      RTS(A)

                                                                                      CTS(A) CTS(A)

                                                                                      DATA (A)

                                                                                      ACK(A) ACK(A)

                                                                                      reservation collision

                                                                                      Pospone tx

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                      framecontrol

                                                                                      durationaddress

                                                                                      1address

                                                                                      2address

                                                                                      4address

                                                                                      3payload CRC

                                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                      seqcontrol

                                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                      Internetrouter

                                                                                      AP

                                                                                      H1 R1

                                                                                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                      address 1 address 2 address 3

                                                                                      Trama 80211

                                                                                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                      dest address source address

                                                                                      Trama 8023

                                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                      framecontrol

                                                                                      durationaddress

                                                                                      1address

                                                                                      2address

                                                                                      4address

                                                                                      3payload CRC

                                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                      seqcontrol

                                                                                      TypeFromAP

                                                                                      SubtypeToAP

                                                                                      More frag

                                                                                      WEPMoredata

                                                                                      Powermgt

                                                                                      Retry RsvdProtocolversion

                                                                                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                      hub or switch

                                                                                      AP 2

                                                                                      AP 1

                                                                                      H1 BBS 2

                                                                                      BBS 1

                                                                                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                      router H1 permanece en la

                                                                                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                      Mradius ofcoverage

                                                                                      S

                                                                                      SS

                                                                                      P

                                                                                      P

                                                                                      P

                                                                                      P

                                                                                      M

                                                                                      S

                                                                                      Master device

                                                                                      Slave device

                                                                                      Parked device (inactive)P

                                                                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                      (mouse keyboard headphones)

                                                                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                      Maestro concede permiso

                                                                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                      caracteriacutesticas CDMA

                                                                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                      GSM)

                                                                                      Movilidad 65 Principios

                                                                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                      movilidad en redes celulares

                                                                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                      69 Resumen

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                      Mobile Switching

                                                                                      Center

                                                                                      Public telephonenetwork andInternet

                                                                                      Mobile Switching

                                                                                      Center

                                                                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                      MSC

                                                                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                      celdas

                                                                                      Red cableada

                                                                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                      Redes Celulares El primer salto

                                                                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                      CDMA code division multiple access

                                                                                      frequencybands

                                                                                      time slots

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                      Chile)

                                                                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                      UMTS

                                                                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                      CDMA-2000

                                                                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                      • Slide 1
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                                                                                      • Slide 11
                                                                                      • Slide 12
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                                                                                      • Slide 14
                                                                                      • Slide 15
                                                                                      • Slide 16
                                                                                      • Direcciones MAC y ARP
                                                                                      • Slide 18
                                                                                      • Direcciones LANs y ARP
                                                                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                      • Ruteo a otra LAN
                                                                                      • Slide 23
                                                                                      • Slide 24
                                                                                      • Slide 25
                                                                                      • Topologiacutea Estrella
                                                                                      • Estructura de trama Ethernet
                                                                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                      • Ethernet usa CSMACD
                                                                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                      • Hubs
                                                                                      • Slide 34
                                                                                      • Slide 35
                                                                                      • Switches
                                                                                      • Reenviacuteo
                                                                                      • Auto aprendizaje
                                                                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                      • Ejemplo de Switches
                                                                                      • Slide 41
                                                                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                      • Slide 43
                                                                                      • Switches accesos dedicados
                                                                                      • Switches vs Routers
                                                                                      • Slide 46
                                                                                      • Slide 47
                                                                                      • Slide 48
                                                                                      • Slide 49
                                                                                      • Slide 50
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                                                                                      • Slide 66

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-44

                                                                                        Switches accesos dedicados Switch con muchas

                                                                                        interfaces Cada host tiene conexioacuten

                                                                                        directa al switch No hay colisiones full

                                                                                        duplex

                                                                                        Conmutacioacuten puede haber comunicacioacuten A-a-Arsquo y B-a-Brsquo simultaacuteneamente no hay colisiones

                                                                                        switch

                                                                                        A

                                                                                        Arsquo

                                                                                        B

                                                                                        Brsquo

                                                                                        C

                                                                                        Crsquo

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                        Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                        enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                        encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                        Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                        Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                        Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                        IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                        24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                        hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                        spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                        bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                        Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                        80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                        80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                        Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                        Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                        80211 Arquitectura LAN

                                                                                        Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                        point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                        (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                        Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                        BSS 1

                                                                                        BSS 2

                                                                                        Internet

                                                                                        hub switcho routerAP

                                                                                        AP

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                        80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                        de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                        vecino

                                                                                        host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                        contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                        AP

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                        IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                        Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                        Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                        No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                        meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                        AB

                                                                                        CA B C

                                                                                        Arsquos signalstrength

                                                                                        space

                                                                                        Crsquos signalstrength

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                        IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                        80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                        transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                        Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                        libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                        backoff aleatorio repite 2

                                                                                        80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                        necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                        sender receiver

                                                                                        DIFS

                                                                                        data

                                                                                        SIFS

                                                                                        ACK

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                        APA B

                                                                                        time

                                                                                        RTS(A)RTS(B)

                                                                                        RTS(A)

                                                                                        CTS(A) CTS(A)

                                                                                        DATA (A)

                                                                                        ACK(A) ACK(A)

                                                                                        reservation collision

                                                                                        Pospone tx

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                        framecontrol

                                                                                        durationaddress

                                                                                        1address

                                                                                        2address

                                                                                        4address

                                                                                        3payload CRC

                                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                        seqcontrol

                                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                        Internetrouter

                                                                                        AP

                                                                                        H1 R1

                                                                                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                        address 1 address 2 address 3

                                                                                        Trama 80211

                                                                                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                        dest address source address

                                                                                        Trama 8023

                                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                        framecontrol

                                                                                        durationaddress

                                                                                        1address

                                                                                        2address

                                                                                        4address

                                                                                        3payload CRC

                                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                        seqcontrol

                                                                                        TypeFromAP

                                                                                        SubtypeToAP

                                                                                        More frag

                                                                                        WEPMoredata

                                                                                        Powermgt

                                                                                        Retry RsvdProtocolversion

                                                                                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                        hub or switch

                                                                                        AP 2

                                                                                        AP 1

                                                                                        H1 BBS 2

                                                                                        BBS 1

                                                                                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                        router H1 permanece en la

                                                                                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                        Mradius ofcoverage

                                                                                        S

                                                                                        SS

                                                                                        P

                                                                                        P

                                                                                        P

                                                                                        P

                                                                                        M

                                                                                        S

                                                                                        Master device

                                                                                        Slave device

                                                                                        Parked device (inactive)P

                                                                                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                        (mouse keyboard headphones)

                                                                                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                        Maestro concede permiso

                                                                                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                        caracteriacutesticas CDMA

                                                                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                        GSM)

                                                                                        Movilidad 65 Principios

                                                                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                        movilidad en redes celulares

                                                                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                        69 Resumen

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                        Mobile Switching

                                                                                        Center

                                                                                        Public telephonenetwork andInternet

                                                                                        Mobile Switching

                                                                                        Center

                                                                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                        MSC

                                                                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                        celdas

                                                                                        Red cableada

                                                                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                        Redes Celulares El primer salto

                                                                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                        CDMA code division multiple access

                                                                                        frequencybands

                                                                                        time slots

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                        Chile)

                                                                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                        UMTS

                                                                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                        CDMA-2000

                                                                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                        • Slide 1
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                                                                                        • Slide 8
                                                                                        • Slide 9
                                                                                        • Slide 10
                                                                                        • Slide 11
                                                                                        • Slide 12
                                                                                        • Slide 13
                                                                                        • Slide 14
                                                                                        • Slide 15
                                                                                        • Slide 16
                                                                                        • Direcciones MAC y ARP
                                                                                        • Slide 18
                                                                                        • Direcciones LANs y ARP
                                                                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                        • Ruteo a otra LAN
                                                                                        • Slide 23
                                                                                        • Slide 24
                                                                                        • Slide 25
                                                                                        • Topologiacutea Estrella
                                                                                        • Estructura de trama Ethernet
                                                                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                        • Ethernet usa CSMACD
                                                                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                        • Hubs
                                                                                        • Slide 34
                                                                                        • Slide 35
                                                                                        • Switches
                                                                                        • Reenviacuteo
                                                                                        • Auto aprendizaje
                                                                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                        • Ejemplo de Switches
                                                                                        • Slide 41
                                                                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                        • Slide 43
                                                                                        • Switches accesos dedicados
                                                                                        • Switches vs Routers
                                                                                        • Slide 46
                                                                                        • Slide 47
                                                                                        • Slide 48
                                                                                        • Slide 49
                                                                                        • Slide 50
                                                                                        • Slide 51
                                                                                        • Slide 52
                                                                                        • Slide 53
                                                                                        • Slide 54
                                                                                        • Slide 55
                                                                                        • Slide 56
                                                                                        • Slide 57
                                                                                        • Slide 58
                                                                                        • Slide 59
                                                                                        • Slide 60
                                                                                        • Slide 61
                                                                                        • Slide 62
                                                                                        • Slide 63
                                                                                        • Slide 64
                                                                                        • Slide 65
                                                                                        • Slide 66

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-45

                                                                                          Switches vs Routers Ambos son dispositivos de almacenamiento y re-

                                                                                          enviacuteo Routers son dispositivos de capa de red (examinan

                                                                                          encabezados de capa de red) Switches son dispositivos de capa enlace de datos

                                                                                          Routers mantienen tablas de ruteo implementas los algoritmos de ruteo

                                                                                          Switches mantienen las tablas de switches implementan filtrado y algoritmos de aprendizaje

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                          Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                          IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                          24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                          hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                          spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                          bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                          Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                          80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                          80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                          Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                          Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                          80211 Arquitectura LAN

                                                                                          Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                          point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                          (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                          Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                          BSS 1

                                                                                          BSS 2

                                                                                          Internet

                                                                                          hub switcho routerAP

                                                                                          AP

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                          80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                          de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                          vecino

                                                                                          host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                          contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                          AP

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                          IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                          Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                          Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                          No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                          meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                          AB

                                                                                          CA B C

                                                                                          Arsquos signalstrength

                                                                                          space

                                                                                          Crsquos signalstrength

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                          IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                          80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                          transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                          Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                          libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                          backoff aleatorio repite 2

                                                                                          80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                          necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                          sender receiver

                                                                                          DIFS

                                                                                          data

                                                                                          SIFS

                                                                                          ACK

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                          Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                          idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                          Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                          BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                          Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                          Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                          APA B

                                                                                          time

                                                                                          RTS(A)RTS(B)

                                                                                          RTS(A)

                                                                                          CTS(A) CTS(A)

                                                                                          DATA (A)

                                                                                          ACK(A) ACK(A)

                                                                                          reservation collision

                                                                                          Pospone tx

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                          framecontrol

                                                                                          durationaddress

                                                                                          1address

                                                                                          2address

                                                                                          4address

                                                                                          3payload CRC

                                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                          seqcontrol

                                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                          Internetrouter

                                                                                          AP

                                                                                          H1 R1

                                                                                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                          address 1 address 2 address 3

                                                                                          Trama 80211

                                                                                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                          dest address source address

                                                                                          Trama 8023

                                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                          framecontrol

                                                                                          durationaddress

                                                                                          1address

                                                                                          2address

                                                                                          4address

                                                                                          3payload CRC

                                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                          seqcontrol

                                                                                          TypeFromAP

                                                                                          SubtypeToAP

                                                                                          More frag

                                                                                          WEPMoredata

                                                                                          Powermgt

                                                                                          Retry RsvdProtocolversion

                                                                                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                          hub or switch

                                                                                          AP 2

                                                                                          AP 1

                                                                                          H1 BBS 2

                                                                                          BBS 1

                                                                                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                          router H1 permanece en la

                                                                                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                          Mradius ofcoverage

                                                                                          S

                                                                                          SS

                                                                                          P

                                                                                          P

                                                                                          P

                                                                                          P

                                                                                          M

                                                                                          S

                                                                                          Master device

                                                                                          Slave device

                                                                                          Parked device (inactive)P

                                                                                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                          (mouse keyboard headphones)

                                                                                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                          Maestro concede permiso

                                                                                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                          caracteriacutesticas CDMA

                                                                                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                          GSM)

                                                                                          Movilidad 65 Principios

                                                                                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                          movilidad en redes celulares

                                                                                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                          69 Resumen

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                          Mobile Switching

                                                                                          Center

                                                                                          Public telephonenetwork andInternet

                                                                                          Mobile Switching

                                                                                          Center

                                                                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                          MSC

                                                                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                          celdas

                                                                                          Red cableada

                                                                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                          Redes Celulares El primer salto

                                                                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                          CDMA code division multiple access

                                                                                          frequencybands

                                                                                          time slots

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                          Chile)

                                                                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                          UMTS

                                                                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                          CDMA-2000

                                                                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                          • Slide 1
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                                                                                          • Slide 16
                                                                                          • Direcciones MAC y ARP
                                                                                          • Slide 18
                                                                                          • Direcciones LANs y ARP
                                                                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                          • Ruteo a otra LAN
                                                                                          • Slide 23
                                                                                          • Slide 24
                                                                                          • Slide 25
                                                                                          • Topologiacutea Estrella
                                                                                          • Estructura de trama Ethernet
                                                                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                          • Ethernet usa CSMACD
                                                                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                          • Hubs
                                                                                          • Slide 34
                                                                                          • Slide 35
                                                                                          • Switches
                                                                                          • Reenviacuteo
                                                                                          • Auto aprendizaje
                                                                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                          • Ejemplo de Switches
                                                                                          • Slide 41
                                                                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                          • Slide 43
                                                                                          • Switches accesos dedicados
                                                                                          • Switches vs Routers
                                                                                          • Slide 46
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                                                                                          • Slide 66

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-46

                                                                                            Fin del pareacutentesis 8023

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                            IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                            24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                            hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                            spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                            bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                            Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                            80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                            80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                            Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                            Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                            80211 Arquitectura LAN

                                                                                            Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                            point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                            (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                            Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                            BSS 1

                                                                                            BSS 2

                                                                                            Internet

                                                                                            hub switcho routerAP

                                                                                            AP

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                            80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                            de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                            vecino

                                                                                            host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                            contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                            AP

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                            IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                            Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                            Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                            No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                            meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                            AB

                                                                                            CA B C

                                                                                            Arsquos signalstrength

                                                                                            space

                                                                                            Crsquos signalstrength

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                            IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                            80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                            transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                            Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                            libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                            backoff aleatorio repite 2

                                                                                            80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                            necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                            sender receiver

                                                                                            DIFS

                                                                                            data

                                                                                            SIFS

                                                                                            ACK

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                            Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                            idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                            Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                            BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                            Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                            Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                            Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                            APA B

                                                                                            time

                                                                                            RTS(A)RTS(B)

                                                                                            RTS(A)

                                                                                            CTS(A) CTS(A)

                                                                                            DATA (A)

                                                                                            ACK(A) ACK(A)

                                                                                            reservation collision

                                                                                            Pospone tx

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                            framecontrol

                                                                                            durationaddress

                                                                                            1address

                                                                                            2address

                                                                                            4address

                                                                                            3payload CRC

                                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                            seqcontrol

                                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                            Internetrouter

                                                                                            AP

                                                                                            H1 R1

                                                                                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                            address 1 address 2 address 3

                                                                                            Trama 80211

                                                                                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                            dest address source address

                                                                                            Trama 8023

                                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                            framecontrol

                                                                                            durationaddress

                                                                                            1address

                                                                                            2address

                                                                                            4address

                                                                                            3payload CRC

                                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                            seqcontrol

                                                                                            TypeFromAP

                                                                                            SubtypeToAP

                                                                                            More frag

                                                                                            WEPMoredata

                                                                                            Powermgt

                                                                                            Retry RsvdProtocolversion

                                                                                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                            hub or switch

                                                                                            AP 2

                                                                                            AP 1

                                                                                            H1 BBS 2

                                                                                            BBS 1

                                                                                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                            router H1 permanece en la

                                                                                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                            Mradius ofcoverage

                                                                                            S

                                                                                            SS

                                                                                            P

                                                                                            P

                                                                                            P

                                                                                            P

                                                                                            M

                                                                                            S

                                                                                            Master device

                                                                                            Slave device

                                                                                            Parked device (inactive)P

                                                                                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                            (mouse keyboard headphones)

                                                                                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                            Maestro concede permiso

                                                                                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                            caracteriacutesticas CDMA

                                                                                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                            GSM)

                                                                                            Movilidad 65 Principios

                                                                                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                            movilidad en redes celulares

                                                                                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                            69 Resumen

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                            Mobile Switching

                                                                                            Center

                                                                                            Public telephonenetwork andInternet

                                                                                            Mobile Switching

                                                                                            Center

                                                                                            Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                            MSC

                                                                                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                            celdas

                                                                                            Red cableada

                                                                                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                            Redes Celulares El primer salto

                                                                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                            CDMA code division multiple access

                                                                                            frequencybands

                                                                                            time slots

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                            Chile)

                                                                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                            UMTS

                                                                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                            CDMA-2000

                                                                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                            • Slide 1
                                                                                            • Slide 2
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                                                                                            • Slide 6
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                                                                                            • Slide 8
                                                                                            • Slide 9
                                                                                            • Slide 10
                                                                                            • Slide 11
                                                                                            • Slide 12
                                                                                            • Slide 13
                                                                                            • Slide 14
                                                                                            • Slide 15
                                                                                            • Slide 16
                                                                                            • Direcciones MAC y ARP
                                                                                            • Slide 18
                                                                                            • Direcciones LANs y ARP
                                                                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                            • Ruteo a otra LAN
                                                                                            • Slide 23
                                                                                            • Slide 24
                                                                                            • Slide 25
                                                                                            • Topologiacutea Estrella
                                                                                            • Estructura de trama Ethernet
                                                                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                            • Ethernet usa CSMACD
                                                                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                            • Hubs
                                                                                            • Slide 34
                                                                                            • Slide 35
                                                                                            • Switches
                                                                                            • Reenviacuteo
                                                                                            • Auto aprendizaje
                                                                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                            • Ejemplo de Switches
                                                                                            • Slide 41
                                                                                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                            • Slide 43
                                                                                            • Switches accesos dedicados
                                                                                            • Switches vs Routers
                                                                                            • Slide 46
                                                                                            • Slide 47
                                                                                            • Slide 48
                                                                                            • Slide 49
                                                                                            • Slide 50
                                                                                            • Slide 51
                                                                                            • Slide 52
                                                                                            • Slide 53
                                                                                            • Slide 54
                                                                                            • Slide 55
                                                                                            • Slide 56
                                                                                            • Slide 57
                                                                                            • Slide 58
                                                                                            • Slide 59
                                                                                            • Slide 60
                                                                                            • Slide 61
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                                                                                            • Slide 63
                                                                                            • Slide 64
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                                                                                            • Slide 66

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-47

                                                                                              IEEE 80211 Wireless LAN 80211b

                                                                                              24-25 GHz espectro de radio ldquono licenciadordquo

                                                                                              hasta 11 Mbps Direct sequence

                                                                                              spread spectrum (DSSS) en capa fiacutesica

                                                                                              bull Todos los hosts usan el mismo coacutedigo de chip

                                                                                              Ampliamente difundido usando estaciones bases

                                                                                              80211a Rango 5-6 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                              80211g Rango 24-25 GHz hasta 54 Mbps

                                                                                              Todos usan CSMACA para acceso muacuteltiple

                                                                                              Todos tienen versiones con estacioacuten base y ad-hoc

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                              80211 Arquitectura LAN

                                                                                              Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                              point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                              (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                              Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                              BSS 1

                                                                                              BSS 2

                                                                                              Internet

                                                                                              hub switcho routerAP

                                                                                              AP

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                              80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                              de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                              vecino

                                                                                              host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                              contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                              AP

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                              IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                              Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                              Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                              No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                              meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                              AB

                                                                                              CA B C

                                                                                              Arsquos signalstrength

                                                                                              space

                                                                                              Crsquos signalstrength

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                              IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                              80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                              transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                              Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                              libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                              backoff aleatorio repite 2

                                                                                              80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                              necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                              sender receiver

                                                                                              DIFS

                                                                                              data

                                                                                              SIFS

                                                                                              ACK

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                              Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                              idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                              Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                              BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                              Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                              Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                              Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                              APA B

                                                                                              time

                                                                                              RTS(A)RTS(B)

                                                                                              RTS(A)

                                                                                              CTS(A) CTS(A)

                                                                                              DATA (A)

                                                                                              ACK(A) ACK(A)

                                                                                              reservation collision

                                                                                              Pospone tx

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                              bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                              Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                              Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                              framecontrol

                                                                                              durationaddress

                                                                                              1address

                                                                                              2address

                                                                                              4address

                                                                                              3payload CRC

                                                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                              seqcontrol

                                                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                                                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                              Internetrouter

                                                                                              AP

                                                                                              H1 R1

                                                                                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                              address 1 address 2 address 3

                                                                                              Trama 80211

                                                                                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                              dest address source address

                                                                                              Trama 8023

                                                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                              framecontrol

                                                                                              durationaddress

                                                                                              1address

                                                                                              2address

                                                                                              4address

                                                                                              3payload CRC

                                                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                              seqcontrol

                                                                                              TypeFromAP

                                                                                              SubtypeToAP

                                                                                              More frag

                                                                                              WEPMoredata

                                                                                              Powermgt

                                                                                              Retry RsvdProtocolversion

                                                                                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                              hub or switch

                                                                                              AP 2

                                                                                              AP 1

                                                                                              H1 BBS 2

                                                                                              BBS 1

                                                                                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                              router H1 permanece en la

                                                                                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                              Mradius ofcoverage

                                                                                              S

                                                                                              SS

                                                                                              P

                                                                                              P

                                                                                              P

                                                                                              P

                                                                                              M

                                                                                              S

                                                                                              Master device

                                                                                              Slave device

                                                                                              Parked device (inactive)P

                                                                                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                              (mouse keyboard headphones)

                                                                                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                              Maestro concede permiso

                                                                                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                              caracteriacutesticas CDMA

                                                                                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                              GSM)

                                                                                              Movilidad 65 Principios

                                                                                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                              movilidad en redes celulares

                                                                                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                              69 Resumen

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                              Mobile Switching

                                                                                              Center

                                                                                              Public telephonenetwork andInternet

                                                                                              Mobile Switching

                                                                                              Center

                                                                                              Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                              MSC

                                                                                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                              celdas

                                                                                              Red cableada

                                                                                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                              Redes Celulares El primer salto

                                                                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                              CDMA code division multiple access

                                                                                              frequencybands

                                                                                              time slots

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                              Chile)

                                                                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                              UMTS

                                                                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                              CDMA-2000

                                                                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                              • Slide 1
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                                                                                              • Direcciones MAC y ARP
                                                                                              • Slide 18
                                                                                              • Direcciones LANs y ARP
                                                                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                              • Ruteo a otra LAN
                                                                                              • Slide 23
                                                                                              • Slide 24
                                                                                              • Slide 25
                                                                                              • Topologiacutea Estrella
                                                                                              • Estructura de trama Ethernet
                                                                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                              • Ethernet usa CSMACD
                                                                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                              • Hubs
                                                                                              • Slide 34
                                                                                              • Slide 35
                                                                                              • Switches
                                                                                              • Reenviacuteo
                                                                                              • Auto aprendizaje
                                                                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                              • Ejemplo de Switches
                                                                                              • Slide 41
                                                                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                              • Slide 43
                                                                                              • Switches accesos dedicados
                                                                                              • Switches vs Routers
                                                                                              • Slide 46
                                                                                              • Slide 47
                                                                                              • Slide 48
                                                                                              • Slide 49
                                                                                              • Slide 50
                                                                                              • Slide 51
                                                                                              • Slide 52
                                                                                              • Slide 53
                                                                                              • Slide 54
                                                                                              • Slide 55
                                                                                              • Slide 56
                                                                                              • Slide 57
                                                                                              • Slide 58
                                                                                              • Slide 59
                                                                                              • Slide 60
                                                                                              • Slide 61
                                                                                              • Slide 62
                                                                                              • Slide 63
                                                                                              • Slide 64
                                                                                              • Slide 65
                                                                                              • Slide 66

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-48

                                                                                                80211 Arquitectura LAN

                                                                                                Hosts inalaacutembricos se comunican con estacioacuten base Estacioacuten base= access

                                                                                                point (AP) Basic Service Set (BSS)

                                                                                                (aka ldquocellrdquo) en modo infraestructura contiene Hots inalaacutembricos access point (AP)

                                                                                                Estacioacuten base Modo ad hoc soacutelo hosts

                                                                                                BSS 1

                                                                                                BSS 2

                                                                                                Internet

                                                                                                hub switcho routerAP

                                                                                                AP

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                                80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                                de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                                vecino

                                                                                                host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                                contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                                AP

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                                IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                                Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                                Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                                No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                                meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                                AB

                                                                                                CA B C

                                                                                                Arsquos signalstrength

                                                                                                space

                                                                                                Crsquos signalstrength

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                                IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                                80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                                transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                                Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                                libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                                backoff aleatorio repite 2

                                                                                                80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                                necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                                sender receiver

                                                                                                DIFS

                                                                                                data

                                                                                                SIFS

                                                                                                ACK

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                                Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                                idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                                Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                                BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                                Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                                Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                APA B

                                                                                                time

                                                                                                RTS(A)RTS(B)

                                                                                                RTS(A)

                                                                                                CTS(A) CTS(A)

                                                                                                DATA (A)

                                                                                                ACK(A) ACK(A)

                                                                                                reservation collision

                                                                                                Pospone tx

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                framecontrol

                                                                                                durationaddress

                                                                                                1address

                                                                                                2address

                                                                                                4address

                                                                                                3payload CRC

                                                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                seqcontrol

                                                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                Internetrouter

                                                                                                AP

                                                                                                H1 R1

                                                                                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                address 1 address 2 address 3

                                                                                                Trama 80211

                                                                                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                dest address source address

                                                                                                Trama 8023

                                                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                framecontrol

                                                                                                durationaddress

                                                                                                1address

                                                                                                2address

                                                                                                4address

                                                                                                3payload CRC

                                                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                seqcontrol

                                                                                                TypeFromAP

                                                                                                SubtypeToAP

                                                                                                More frag

                                                                                                WEPMoredata

                                                                                                Powermgt

                                                                                                Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                hub or switch

                                                                                                AP 2

                                                                                                AP 1

                                                                                                H1 BBS 2

                                                                                                BBS 1

                                                                                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                router H1 permanece en la

                                                                                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                Mradius ofcoverage

                                                                                                S

                                                                                                SS

                                                                                                P

                                                                                                P

                                                                                                P

                                                                                                P

                                                                                                M

                                                                                                S

                                                                                                Master device

                                                                                                Slave device

                                                                                                Parked device (inactive)P

                                                                                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                (mouse keyboard headphones)

                                                                                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                Maestro concede permiso

                                                                                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                GSM)

                                                                                                Movilidad 65 Principios

                                                                                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                movilidad en redes celulares

                                                                                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                69 Resumen

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                Mobile Switching

                                                                                                Center

                                                                                                Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                Mobile Switching

                                                                                                Center

                                                                                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                MSC

                                                                                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                celdas

                                                                                                Red cableada

                                                                                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                Redes Celulares El primer salto

                                                                                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                CDMA code division multiple access

                                                                                                frequencybands

                                                                                                time slots

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                Chile)

                                                                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                UMTS

                                                                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                CDMA-2000

                                                                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                • Slide 1
                                                                                                • Slide 2
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                                                                                                • Slide 10
                                                                                                • Slide 11
                                                                                                • Slide 12
                                                                                                • Slide 13
                                                                                                • Slide 14
                                                                                                • Slide 15
                                                                                                • Slide 16
                                                                                                • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                • Slide 18
                                                                                                • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                • Ruteo a otra LAN
                                                                                                • Slide 23
                                                                                                • Slide 24
                                                                                                • Slide 25
                                                                                                • Topologiacutea Estrella
                                                                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                • Hubs
                                                                                                • Slide 34
                                                                                                • Slide 35
                                                                                                • Switches
                                                                                                • Reenviacuteo
                                                                                                • Auto aprendizaje
                                                                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                • Ejemplo de Switches
                                                                                                • Slide 41
                                                                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                • Slide 43
                                                                                                • Switches accesos dedicados
                                                                                                • Switches vs Routers
                                                                                                • Slide 46
                                                                                                • Slide 47
                                                                                                • Slide 48
                                                                                                • Slide 49
                                                                                                • Slide 50
                                                                                                • Slide 51
                                                                                                • Slide 52
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                                                                                                • Slide 54
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                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-49

                                                                                                  80211 Canales asociacioacuten 80211b 24GHz-2485GHz espectro dividido en 11 canales

                                                                                                  de frecuencias diferentes Administrador de AP elige frecuencia (canal) Posible interferencia canal puede ser el mismo al del AP

                                                                                                  vecino

                                                                                                  host deben asociarse con AP Rastrea canales escuchando por trama beacon que

                                                                                                  contiene el nombre del AP (SSID) y dir MAC selecciona AP a cual asociarse Puede efectuar autentificacioacuten [Capiacutetulo 8] Tiacutepicamente corre DHCP para obtener IP en la subred del

                                                                                                  AP

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                                  IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                                  Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                                  Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                                  No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                                  meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                                  AB

                                                                                                  CA B C

                                                                                                  Arsquos signalstrength

                                                                                                  space

                                                                                                  Crsquos signalstrength

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                                  IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                                  80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                                  transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                                  Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                                  libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                                  backoff aleatorio repite 2

                                                                                                  80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                                  necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                                  sender receiver

                                                                                                  DIFS

                                                                                                  data

                                                                                                  SIFS

                                                                                                  ACK

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                                  Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                                  idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                                  Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                                  BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                                  Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                                  Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                  Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                  APA B

                                                                                                  time

                                                                                                  RTS(A)RTS(B)

                                                                                                  RTS(A)

                                                                                                  CTS(A) CTS(A)

                                                                                                  DATA (A)

                                                                                                  ACK(A) ACK(A)

                                                                                                  reservation collision

                                                                                                  Pospone tx

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                  bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                  Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                  Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                  framecontrol

                                                                                                  durationaddress

                                                                                                  1address

                                                                                                  2address

                                                                                                  4address

                                                                                                  3payload CRC

                                                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                  seqcontrol

                                                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                  Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                  Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                  Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                  Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                  Internetrouter

                                                                                                  AP

                                                                                                  H1 R1

                                                                                                  AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                  address 1 address 2 address 3

                                                                                                  Trama 80211

                                                                                                  R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                  dest address source address

                                                                                                  Trama 8023

                                                                                                  Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                  framecontrol

                                                                                                  durationaddress

                                                                                                  1address

                                                                                                  2address

                                                                                                  4address

                                                                                                  3payload CRC

                                                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                  seqcontrol

                                                                                                  TypeFromAP

                                                                                                  SubtypeToAP

                                                                                                  More frag

                                                                                                  WEPMoredata

                                                                                                  Powermgt

                                                                                                  Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                  hub or switch

                                                                                                  AP 2

                                                                                                  AP 1

                                                                                                  H1 BBS 2

                                                                                                  BBS 1

                                                                                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                  router H1 permanece en la

                                                                                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                  Mradius ofcoverage

                                                                                                  S

                                                                                                  SS

                                                                                                  P

                                                                                                  P

                                                                                                  P

                                                                                                  P

                                                                                                  M

                                                                                                  S

                                                                                                  Master device

                                                                                                  Slave device

                                                                                                  Parked device (inactive)P

                                                                                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                  (mouse keyboard headphones)

                                                                                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                  Maestro concede permiso

                                                                                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                  caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                  GSM)

                                                                                                  Movilidad 65 Principios

                                                                                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                  movilidad en redes celulares

                                                                                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                  69 Resumen

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                  Mobile Switching

                                                                                                  Center

                                                                                                  Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                  Mobile Switching

                                                                                                  Center

                                                                                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                  MSC

                                                                                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                  celdas

                                                                                                  Red cableada

                                                                                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                  Redes Celulares El primer salto

                                                                                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                  CDMA code division multiple access

                                                                                                  frequencybands

                                                                                                  time slots

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                  Chile)

                                                                                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                  UMTS

                                                                                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                  CDMA-2000

                                                                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                  • Slide 1
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                                                                                                  • Slide 18
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                                                                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                                                                  • Slide 23
                                                                                                  • Slide 24
                                                                                                  • Slide 25
                                                                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                  • Hubs
                                                                                                  • Slide 34
                                                                                                  • Slide 35
                                                                                                  • Switches
                                                                                                  • Reenviacuteo
                                                                                                  • Auto aprendizaje
                                                                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                  • Ejemplo de Switches
                                                                                                  • Slide 41
                                                                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                  • Slide 43
                                                                                                  • Switches accesos dedicados
                                                                                                  • Switches vs Routers
                                                                                                  • Slide 46
                                                                                                  • Slide 47
                                                                                                  • Slide 48
                                                                                                  • Slide 49
                                                                                                  • Slide 50
                                                                                                  • Slide 51
                                                                                                  • Slide 52
                                                                                                  • Slide 53
                                                                                                  • Slide 54
                                                                                                  • Slide 55
                                                                                                  • Slide 56
                                                                                                  • Slide 57
                                                                                                  • Slide 58
                                                                                                  • Slide 59
                                                                                                  • Slide 60
                                                                                                  • Slide 61
                                                                                                  • Slide 62
                                                                                                  • Slide 63
                                                                                                  • Slide 64
                                                                                                  • Slide 65
                                                                                                  • Slide 66

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-50

                                                                                                    IEEE 80211 acceso muacuteltiple Abolir colisiones 2 o maacutes nodos transmitiendo al mismo tiempo 80211 CSMA ndash sensar antes de transmitir

                                                                                                    Evita colisioacuten con transmisioacuten en curso de otros nodos 80211 no usa deteccioacuten de colisioacuten

                                                                                                    Difiacutecil para receptor (sensar colisioacuten) cuando estaacute transmitiendo debido a pequentildea sentildeal recibida (desvanecimiento)

                                                                                                    No puede sensar todas la colisiones terminal oculto desvanecimiento

                                                                                                    meta abolir colisiones CSMAC(ollision)A(voidance)

                                                                                                    AB

                                                                                                    CA B C

                                                                                                    Arsquos signalstrength

                                                                                                    space

                                                                                                    Crsquos signalstrength

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                                    IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                                    80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                                    transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                                    Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                                    libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                                    backoff aleatorio repite 2

                                                                                                    80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                                    necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                                    sender receiver

                                                                                                    DIFS

                                                                                                    data

                                                                                                    SIFS

                                                                                                    ACK

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                                    Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                                    idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                                    Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                                    BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                                    Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                                    Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                    Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                    APA B

                                                                                                    time

                                                                                                    RTS(A)RTS(B)

                                                                                                    RTS(A)

                                                                                                    CTS(A) CTS(A)

                                                                                                    DATA (A)

                                                                                                    ACK(A) ACK(A)

                                                                                                    reservation collision

                                                                                                    Pospone tx

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                    bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                    Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                    Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                    framecontrol

                                                                                                    durationaddress

                                                                                                    1address

                                                                                                    2address

                                                                                                    4address

                                                                                                    3payload CRC

                                                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                    seqcontrol

                                                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                    Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                    Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                    Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                    Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                    Internetrouter

                                                                                                    AP

                                                                                                    H1 R1

                                                                                                    AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                    address 1 address 2 address 3

                                                                                                    Trama 80211

                                                                                                    R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                    dest address source address

                                                                                                    Trama 8023

                                                                                                    Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                    framecontrol

                                                                                                    durationaddress

                                                                                                    1address

                                                                                                    2address

                                                                                                    4address

                                                                                                    3payload CRC

                                                                                                    2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                    seqcontrol

                                                                                                    TypeFromAP

                                                                                                    SubtypeToAP

                                                                                                    More frag

                                                                                                    WEPMoredata

                                                                                                    Powermgt

                                                                                                    Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                    2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                    Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                    sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                    Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                    hub or switch

                                                                                                    AP 2

                                                                                                    AP 1

                                                                                                    H1 BBS 2

                                                                                                    BBS 1

                                                                                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                    router H1 permanece en la

                                                                                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                    Mradius ofcoverage

                                                                                                    S

                                                                                                    SS

                                                                                                    P

                                                                                                    P

                                                                                                    P

                                                                                                    P

                                                                                                    M

                                                                                                    S

                                                                                                    Master device

                                                                                                    Slave device

                                                                                                    Parked device (inactive)P

                                                                                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                    (mouse keyboard headphones)

                                                                                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                    Maestro concede permiso

                                                                                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                    caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                    GSM)

                                                                                                    Movilidad 65 Principios

                                                                                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                    movilidad en redes celulares

                                                                                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                    69 Resumen

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                    Mobile Switching

                                                                                                    Center

                                                                                                    Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                    Mobile Switching

                                                                                                    Center

                                                                                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                    MSC

                                                                                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                    celdas

                                                                                                    Red cableada

                                                                                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                    Redes Celulares El primer salto

                                                                                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                    CDMA code division multiple access

                                                                                                    frequencybands

                                                                                                    time slots

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                    Chile)

                                                                                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                    UMTS

                                                                                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                    CDMA-2000

                                                                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                    • Slide 1
                                                                                                    • Slide 2
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                                                                                                    • Slide 8
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                                                                                                    • Slide 11
                                                                                                    • Slide 12
                                                                                                    • Slide 13
                                                                                                    • Slide 14
                                                                                                    • Slide 15
                                                                                                    • Slide 16
                                                                                                    • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                    • Slide 18
                                                                                                    • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                                                                    • Slide 23
                                                                                                    • Slide 24
                                                                                                    • Slide 25
                                                                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                    • Hubs
                                                                                                    • Slide 34
                                                                                                    • Slide 35
                                                                                                    • Switches
                                                                                                    • Reenviacuteo
                                                                                                    • Auto aprendizaje
                                                                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                    • Ejemplo de Switches
                                                                                                    • Slide 41
                                                                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                    • Slide 43
                                                                                                    • Switches accesos dedicados
                                                                                                    • Switches vs Routers
                                                                                                    • Slide 46
                                                                                                    • Slide 47
                                                                                                    • Slide 48
                                                                                                    • Slide 49
                                                                                                    • Slide 50
                                                                                                    • Slide 51
                                                                                                    • Slide 52
                                                                                                    • Slide 53
                                                                                                    • Slide 54
                                                                                                    • Slide 55
                                                                                                    • Slide 56
                                                                                                    • Slide 57
                                                                                                    • Slide 58
                                                                                                    • Slide 59
                                                                                                    • Slide 60
                                                                                                    • Slide 61
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                                                                                                    • Slide 65
                                                                                                    • Slide 66

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-51

                                                                                                      IEEE 80211 Protocolo MAC CSMACA

                                                                                                      80211 Tx1 si sensa canal libre por DIFS entonces

                                                                                                      transmite trama entera (no CD)2 si sensa canal ocupado entonces

                                                                                                      Inicia tiempo de backoff aleatoriotimer decrementa mientras canal estaacute

                                                                                                      libreTransmite cuando el timer expirasi no hay ACK incrementa intervalo de

                                                                                                      backoff aleatorio repite 2

                                                                                                      80211 Rx- si trama recibida es OK retorna ACK despueacutes de SIFS (ACK

                                                                                                      necesario debido ademaacutes a problema del terminal oculto)

                                                                                                      sender receiver

                                                                                                      DIFS

                                                                                                      data

                                                                                                      SIFS

                                                                                                      ACK

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                                      Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                                      idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                                      Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                                      BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                                      Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                                      Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                      Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                      APA B

                                                                                                      time

                                                                                                      RTS(A)RTS(B)

                                                                                                      RTS(A)

                                                                                                      CTS(A) CTS(A)

                                                                                                      DATA (A)

                                                                                                      ACK(A) ACK(A)

                                                                                                      reservation collision

                                                                                                      Pospone tx

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                      bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                      Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                      Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                      framecontrol

                                                                                                      durationaddress

                                                                                                      1address

                                                                                                      2address

                                                                                                      4address

                                                                                                      3payload CRC

                                                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                      seqcontrol

                                                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                      Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                      Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                      Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                      Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                      Internetrouter

                                                                                                      AP

                                                                                                      H1 R1

                                                                                                      AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                      address 1 address 2 address 3

                                                                                                      Trama 80211

                                                                                                      R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                      dest address source address

                                                                                                      Trama 8023

                                                                                                      Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                      framecontrol

                                                                                                      durationaddress

                                                                                                      1address

                                                                                                      2address

                                                                                                      4address

                                                                                                      3payload CRC

                                                                                                      2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                      seqcontrol

                                                                                                      TypeFromAP

                                                                                                      SubtypeToAP

                                                                                                      More frag

                                                                                                      WEPMoredata

                                                                                                      Powermgt

                                                                                                      Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                      2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                      Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                      sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                      Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                      hub or switch

                                                                                                      AP 2

                                                                                                      AP 1

                                                                                                      H1 BBS 2

                                                                                                      BBS 1

                                                                                                      80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                      router H1 permanece en la

                                                                                                      misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                      switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                      5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                      Mradius ofcoverage

                                                                                                      S

                                                                                                      SS

                                                                                                      P

                                                                                                      P

                                                                                                      P

                                                                                                      P

                                                                                                      M

                                                                                                      S

                                                                                                      Master device

                                                                                                      Slave device

                                                                                                      Parked device (inactive)P

                                                                                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                      (mouse keyboard headphones)

                                                                                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                      Maestro concede permiso

                                                                                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                      caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                      GSM)

                                                                                                      Movilidad 65 Principios

                                                                                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                      movilidad en redes celulares

                                                                                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                      69 Resumen

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                      Mobile Switching

                                                                                                      Center

                                                                                                      Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                      Mobile Switching

                                                                                                      Center

                                                                                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                      MSC

                                                                                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                      celdas

                                                                                                      Red cableada

                                                                                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                      Redes Celulares El primer salto

                                                                                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                      CDMA code division multiple access

                                                                                                      frequencybands

                                                                                                      time slots

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                      Chile)

                                                                                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                      UMTS

                                                                                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                      CDMA-2000

                                                                                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                      • Slide 1
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                                                                                                      • Slide 11
                                                                                                      • Slide 12
                                                                                                      • Slide 13
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                                                                                                      • Slide 16
                                                                                                      • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                      • Slide 18
                                                                                                      • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                      • Ruteo a otra LAN
                                                                                                      • Slide 23
                                                                                                      • Slide 24
                                                                                                      • Slide 25
                                                                                                      • Topologiacutea Estrella
                                                                                                      • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                      • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                      • Hubs
                                                                                                      • Slide 34
                                                                                                      • Slide 35
                                                                                                      • Switches
                                                                                                      • Reenviacuteo
                                                                                                      • Auto aprendizaje
                                                                                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                      • Ejemplo de Switches
                                                                                                      • Slide 41
                                                                                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                      • Slide 43
                                                                                                      • Switches accesos dedicados
                                                                                                      • Switches vs Routers
                                                                                                      • Slide 46
                                                                                                      • Slide 47
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                                                                                                      • Slide 61
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                                                                                                      • Slide 66

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-52

                                                                                                        Abolicioacuten de colisiones (cont)

                                                                                                        idea permitir a Tx ldquoreservarrdquo el canal en lugar de acceso aleatorio de tramas abolir colisiones de largas tramas de datos

                                                                                                        Tx primero transmite request-to-send (RTS) pequentildeo a BS (AP) usando CSMA RTSs pueden colisionar entre siacute (pero son cortos)

                                                                                                        BS difunde un clear-to-send CTS en respuesta a RTS CTS es escuchado por todos los nodos

                                                                                                        Tx transmite su trama Otras estaciones posponen su transmisioacuten

                                                                                                        Permite abolir colisiones de tramas de datos completa-mente usando paquetes de reserva pequentildeos

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                        Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                        APA B

                                                                                                        time

                                                                                                        RTS(A)RTS(B)

                                                                                                        RTS(A)

                                                                                                        CTS(A) CTS(A)

                                                                                                        DATA (A)

                                                                                                        ACK(A) ACK(A)

                                                                                                        reservation collision

                                                                                                        Pospone tx

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                        bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                        Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                        Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                        framecontrol

                                                                                                        durationaddress

                                                                                                        1address

                                                                                                        2address

                                                                                                        4address

                                                                                                        3payload CRC

                                                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                        seqcontrol

                                                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                        Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                        Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                        Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                        Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                        Internetrouter

                                                                                                        AP

                                                                                                        H1 R1

                                                                                                        AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                        address 1 address 2 address 3

                                                                                                        Trama 80211

                                                                                                        R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                        dest address source address

                                                                                                        Trama 8023

                                                                                                        Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                        framecontrol

                                                                                                        durationaddress

                                                                                                        1address

                                                                                                        2address

                                                                                                        4address

                                                                                                        3payload CRC

                                                                                                        2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                        seqcontrol

                                                                                                        TypeFromAP

                                                                                                        SubtypeToAP

                                                                                                        More frag

                                                                                                        WEPMoredata

                                                                                                        Powermgt

                                                                                                        Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                        2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                        Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                        sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                        Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                        hub or switch

                                                                                                        AP 2

                                                                                                        AP 1

                                                                                                        H1 BBS 2

                                                                                                        BBS 1

                                                                                                        80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                        router H1 permanece en la

                                                                                                        misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                        switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                        5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                        Mradius ofcoverage

                                                                                                        S

                                                                                                        SS

                                                                                                        P

                                                                                                        P

                                                                                                        P

                                                                                                        P

                                                                                                        M

                                                                                                        S

                                                                                                        Master device

                                                                                                        Slave device

                                                                                                        Parked device (inactive)P

                                                                                                        80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                        (mouse keyboard headphones)

                                                                                                        ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                        Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                        Maestro concede permiso

                                                                                                        80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                        caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                        GSM)

                                                                                                        Movilidad 65 Principios

                                                                                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                        movilidad en redes celulares

                                                                                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                        69 Resumen

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                        Mobile Switching

                                                                                                        Center

                                                                                                        Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                        Mobile Switching

                                                                                                        Center

                                                                                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                        MSC

                                                                                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                        celdas

                                                                                                        Red cableada

                                                                                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                        Redes Celulares El primer salto

                                                                                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                        CDMA code division multiple access

                                                                                                        frequencybands

                                                                                                        time slots

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                        Chile)

                                                                                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                        UMTS

                                                                                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                        CDMA-2000

                                                                                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                        • Slide 1
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                                                                                                        • Slide 11
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                                                                                                        • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                        • Slide 18
                                                                                                        • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                        • Ruteo a otra LAN
                                                                                                        • Slide 23
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                                                                                                        • Slide 25
                                                                                                        • Topologiacutea Estrella
                                                                                                        • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                        • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                        • Hubs
                                                                                                        • Slide 34
                                                                                                        • Slide 35
                                                                                                        • Switches
                                                                                                        • Reenviacuteo
                                                                                                        • Auto aprendizaje
                                                                                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                        • Ejemplo de Switches
                                                                                                        • Slide 41
                                                                                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                        • Slide 43
                                                                                                        • Switches accesos dedicados
                                                                                                        • Switches vs Routers
                                                                                                        • Slide 46
                                                                                                        • Slide 47
                                                                                                        • Slide 48
                                                                                                        • Slide 49
                                                                                                        • Slide 50
                                                                                                        • Slide 51
                                                                                                        • Slide 52
                                                                                                        • Slide 53
                                                                                                        • Slide 54
                                                                                                        • Slide 55
                                                                                                        • Slide 56
                                                                                                        • Slide 57
                                                                                                        • Slide 58
                                                                                                        • Slide 59
                                                                                                        • Slide 60
                                                                                                        • Slide 61
                                                                                                        • Slide 62
                                                                                                        • Slide 63
                                                                                                        • Slide 64
                                                                                                        • Slide 65
                                                                                                        • Slide 66

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-53

                                                                                                          Abolicioacuten de Colisiones RTS-CTS

                                                                                                          APA B

                                                                                                          time

                                                                                                          RTS(A)RTS(B)

                                                                                                          RTS(A)

                                                                                                          CTS(A) CTS(A)

                                                                                                          DATA (A)

                                                                                                          ACK(A) ACK(A)

                                                                                                          reservation collision

                                                                                                          Pospone tx

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                          bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                          Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                          Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                          framecontrol

                                                                                                          durationaddress

                                                                                                          1address

                                                                                                          2address

                                                                                                          4address

                                                                                                          3payload CRC

                                                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                          seqcontrol

                                                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                          Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                          Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                          Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                          Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                          Internetrouter

                                                                                                          AP

                                                                                                          H1 R1

                                                                                                          AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                          address 1 address 2 address 3

                                                                                                          Trama 80211

                                                                                                          R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                          dest address source address

                                                                                                          Trama 8023

                                                                                                          Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                          framecontrol

                                                                                                          durationaddress

                                                                                                          1address

                                                                                                          2address

                                                                                                          4address

                                                                                                          3payload CRC

                                                                                                          2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                          seqcontrol

                                                                                                          TypeFromAP

                                                                                                          SubtypeToAP

                                                                                                          More frag

                                                                                                          WEPMoredata

                                                                                                          Powermgt

                                                                                                          Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                          2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                          Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                          sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                          Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                          hub or switch

                                                                                                          AP 2

                                                                                                          AP 1

                                                                                                          H1 BBS 2

                                                                                                          BBS 1

                                                                                                          80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                          router H1 permanece en la

                                                                                                          misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                          switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                          5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                          Mradius ofcoverage

                                                                                                          S

                                                                                                          SS

                                                                                                          P

                                                                                                          P

                                                                                                          P

                                                                                                          P

                                                                                                          M

                                                                                                          S

                                                                                                          Master device

                                                                                                          Slave device

                                                                                                          Parked device (inactive)P

                                                                                                          80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                          (mouse keyboard headphones)

                                                                                                          ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                          Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                          Maestro concede permiso

                                                                                                          80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                          Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                          caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                          Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                          wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                          64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                          GSM)

                                                                                                          Movilidad 65 Principios

                                                                                                          direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                          66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                          movilidad en redes celulares

                                                                                                          68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                          69 Resumen

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                          Mobile Switching

                                                                                                          Center

                                                                                                          Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                          Mobile Switching

                                                                                                          Center

                                                                                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                          MSC

                                                                                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                          celdas

                                                                                                          Red cableada

                                                                                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                          Redes Celulares El primer salto

                                                                                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                          CDMA code division multiple access

                                                                                                          frequencybands

                                                                                                          time slots

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                          Chile)

                                                                                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                          UMTS

                                                                                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                          CDMA-2000

                                                                                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                          • Slide 1
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                                                                                                          • Slide 13
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                                                                                                          • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                          • Slide 18
                                                                                                          • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                          • Ruteo a otra LAN
                                                                                                          • Slide 23
                                                                                                          • Slide 24
                                                                                                          • Slide 25
                                                                                                          • Topologiacutea Estrella
                                                                                                          • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                          • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                          • Hubs
                                                                                                          • Slide 34
                                                                                                          • Slide 35
                                                                                                          • Switches
                                                                                                          • Reenviacuteo
                                                                                                          • Auto aprendizaje
                                                                                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                          • Ejemplo de Switches
                                                                                                          • Slide 41
                                                                                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                          • Slide 43
                                                                                                          • Switches accesos dedicados
                                                                                                          • Switches vs Routers
                                                                                                          • Slide 46
                                                                                                          • Slide 47
                                                                                                          • Slide 48
                                                                                                          • Slide 49
                                                                                                          • Slide 50
                                                                                                          • Slide 51
                                                                                                          • Slide 52
                                                                                                          • Slide 53
                                                                                                          • Slide 54
                                                                                                          • Slide 55
                                                                                                          • Slide 56
                                                                                                          • Slide 57
                                                                                                          • Slide 58
                                                                                                          • Slide 59
                                                                                                          • Slide 60
                                                                                                          • Slide 61
                                                                                                          • Slide 62
                                                                                                          • Slide 63
                                                                                                          • Slide 64
                                                                                                          • Slide 65
                                                                                                          • Slide 66

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-54

                                                                                                            bulliquestQueacute mecanismo propone Wifi para resolver el problema de terminal oculto

                                                                                                            Wifi usa mensajes RTS (request to send) y CTS (clear to send) para reservar el canal y asiacute permitir que a traveacutes de los CTS los terminales ocultos se enteren del uso del canal por parte de otro terminal Ademaacutes estos mensajes sentildealan el tiempo que el canal es reservado

                                                                                                            Veremos con detencioacuten maacutes adelante

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                            framecontrol

                                                                                                            durationaddress

                                                                                                            1address

                                                                                                            2address

                                                                                                            4address

                                                                                                            3payload CRC

                                                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                            seqcontrol

                                                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                            Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                            Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                            Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                            Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                            Internetrouter

                                                                                                            AP

                                                                                                            H1 R1

                                                                                                            AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                            address 1 address 2 address 3

                                                                                                            Trama 80211

                                                                                                            R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                            dest address source address

                                                                                                            Trama 8023

                                                                                                            Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                            framecontrol

                                                                                                            durationaddress

                                                                                                            1address

                                                                                                            2address

                                                                                                            4address

                                                                                                            3payload CRC

                                                                                                            2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                            seqcontrol

                                                                                                            TypeFromAP

                                                                                                            SubtypeToAP

                                                                                                            More frag

                                                                                                            WEPMoredata

                                                                                                            Powermgt

                                                                                                            Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                            2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                            Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                            sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                            Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                            hub or switch

                                                                                                            AP 2

                                                                                                            AP 1

                                                                                                            H1 BBS 2

                                                                                                            BBS 1

                                                                                                            80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                            router H1 permanece en la

                                                                                                            misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                            switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                            5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                            Mradius ofcoverage

                                                                                                            S

                                                                                                            SS

                                                                                                            P

                                                                                                            P

                                                                                                            P

                                                                                                            P

                                                                                                            M

                                                                                                            S

                                                                                                            Master device

                                                                                                            Slave device

                                                                                                            Parked device (inactive)P

                                                                                                            80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                            (mouse keyboard headphones)

                                                                                                            ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                            Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                            Maestro concede permiso

                                                                                                            80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                            Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                            caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                            Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                            wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                            64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                            GSM)

                                                                                                            Movilidad 65 Principios

                                                                                                            direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                            66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                            movilidad en redes celulares

                                                                                                            68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                            69 Resumen

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                            Mobile Switching

                                                                                                            Center

                                                                                                            Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                            Mobile Switching

                                                                                                            Center

                                                                                                            Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                            conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                            MSC

                                                                                                            cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                            celdas

                                                                                                            Red cableada

                                                                                                            Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                            Redes Celulares El primer salto

                                                                                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                            CDMA code division multiple access

                                                                                                            frequencybands

                                                                                                            time slots

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                            Chile)

                                                                                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                            UMTS

                                                                                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                            CDMA-2000

                                                                                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                            • Slide 1
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                                                                                                            • Slide 12
                                                                                                            • Slide 13
                                                                                                            • Slide 14
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                                                                                                            • Slide 18
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                                                                                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                            • Ruteo a otra LAN
                                                                                                            • Slide 23
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                                                                                                            • Slide 25
                                                                                                            • Topologiacutea Estrella
                                                                                                            • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                            • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                            • Hubs
                                                                                                            • Slide 34
                                                                                                            • Slide 35
                                                                                                            • Switches
                                                                                                            • Reenviacuteo
                                                                                                            • Auto aprendizaje
                                                                                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                            • Ejemplo de Switches
                                                                                                            • Slide 41
                                                                                                            • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                            • Slide 43
                                                                                                            • Switches accesos dedicados
                                                                                                            • Switches vs Routers
                                                                                                            • Slide 46
                                                                                                            • Slide 47
                                                                                                            • Slide 48
                                                                                                            • Slide 49
                                                                                                            • Slide 50
                                                                                                            • Slide 51
                                                                                                            • Slide 52
                                                                                                            • Slide 53
                                                                                                            • Slide 54
                                                                                                            • Slide 55
                                                                                                            • Slide 56
                                                                                                            • Slide 57
                                                                                                            • Slide 58
                                                                                                            • Slide 59
                                                                                                            • Slide 60
                                                                                                            • Slide 61
                                                                                                            • Slide 62
                                                                                                            • Slide 63
                                                                                                            • Slide 64
                                                                                                            • Slide 65
                                                                                                            • Slide 66

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-55

                                                                                                              framecontrol

                                                                                                              durationaddress

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                                                                                                              seqcontrol

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                                                                                                              Address 2 dir MAC delhost wireless o AP transmisor de trama

                                                                                                              Address 1 dir MAC del host wireless o AP receptor de trama

                                                                                                              Address 3 dir MACDe interfaz del router al cual el AP estaacute conectado

                                                                                                              Address 4 usada soacutelo en modo ad hoc

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                              Internetrouter

                                                                                                              AP

                                                                                                              H1 R1

                                                                                                              AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                              address 1 address 2 address 3

                                                                                                              Trama 80211

                                                                                                              R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                              dest address source address

                                                                                                              Trama 8023

                                                                                                              Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                              framecontrol

                                                                                                              durationaddress

                                                                                                              1address

                                                                                                              2address

                                                                                                              4address

                                                                                                              3payload CRC

                                                                                                              2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                              seqcontrol

                                                                                                              TypeFromAP

                                                                                                              SubtypeToAP

                                                                                                              More frag

                                                                                                              WEPMoredata

                                                                                                              Powermgt

                                                                                                              Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                              2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                              Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                              sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                              Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                              hub or switch

                                                                                                              AP 2

                                                                                                              AP 1

                                                                                                              H1 BBS 2

                                                                                                              BBS 1

                                                                                                              80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                              router H1 permanece en la

                                                                                                              misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                              switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                              5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                              Mradius ofcoverage

                                                                                                              S

                                                                                                              SS

                                                                                                              P

                                                                                                              P

                                                                                                              P

                                                                                                              P

                                                                                                              M

                                                                                                              S

                                                                                                              Master device

                                                                                                              Slave device

                                                                                                              Parked device (inactive)P

                                                                                                              80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                              (mouse keyboard headphones)

                                                                                                              ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                              Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                              Maestro concede permiso

                                                                                                              80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                              Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                              caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                              Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                              wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                              64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                              GSM)

                                                                                                              Movilidad 65 Principios

                                                                                                              direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                              66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                              movilidad en redes celulares

                                                                                                              68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                              69 Resumen

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                              Mobile Switching

                                                                                                              Center

                                                                                                              Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                              Mobile Switching

                                                                                                              Center

                                                                                                              Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                              conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                              MSC

                                                                                                              cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                              celdas

                                                                                                              Red cableada

                                                                                                              Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                              Redes Celulares El primer salto

                                                                                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                              CDMA code division multiple access

                                                                                                              frequencybands

                                                                                                              time slots

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                              Chile)

                                                                                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                              UMTS

                                                                                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                              CDMA-2000

                                                                                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                              • Slide 1
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                                                                                                              • Slide 15
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                                                                                                              • Slide 18
                                                                                                              • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                              • Ruteo a otra LAN
                                                                                                              • Slide 23
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                                                                                                              • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                              • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                              • Hubs
                                                                                                              • Slide 34
                                                                                                              • Slide 35
                                                                                                              • Switches
                                                                                                              • Reenviacuteo
                                                                                                              • Auto aprendizaje
                                                                                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                              • Ejemplo de Switches
                                                                                                              • Slide 41
                                                                                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                              • Slide 43
                                                                                                              • Switches accesos dedicados
                                                                                                              • Switches vs Routers
                                                                                                              • Slide 46
                                                                                                              • Slide 47
                                                                                                              • Slide 48
                                                                                                              • Slide 49
                                                                                                              • Slide 50
                                                                                                              • Slide 51
                                                                                                              • Slide 52
                                                                                                              • Slide 53
                                                                                                              • Slide 54
                                                                                                              • Slide 55
                                                                                                              • Slide 56
                                                                                                              • Slide 57
                                                                                                              • Slide 58
                                                                                                              • Slide 59
                                                                                                              • Slide 60
                                                                                                              • Slide 61
                                                                                                              • Slide 62
                                                                                                              • Slide 63
                                                                                                              • Slide 64
                                                                                                              • Slide 65
                                                                                                              • Slide 66

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-56

                                                                                                                Internetrouter

                                                                                                                AP

                                                                                                                H1 R1

                                                                                                                AP MAC addr H1 MAC addr R1 MAC addr

                                                                                                                address 1 address 2 address 3

                                                                                                                Trama 80211

                                                                                                                R1 MAC addr H1 MAC addr

                                                                                                                dest address source address

                                                                                                                Trama 8023

                                                                                                                Trama 80211 direccionamiento

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                                framecontrol

                                                                                                                durationaddress

                                                                                                                1address

                                                                                                                2address

                                                                                                                4address

                                                                                                                3payload CRC

                                                                                                                2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                                seqcontrol

                                                                                                                TypeFromAP

                                                                                                                SubtypeToAP

                                                                                                                More frag

                                                                                                                WEPMoredata

                                                                                                                Powermgt

                                                                                                                Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                                2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                                Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                                sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                                Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                                hub or switch

                                                                                                                AP 2

                                                                                                                AP 1

                                                                                                                H1 BBS 2

                                                                                                                BBS 1

                                                                                                                80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                                router H1 permanece en la

                                                                                                                misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                                switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                                5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                                Mradius ofcoverage

                                                                                                                S

                                                                                                                SS

                                                                                                                P

                                                                                                                P

                                                                                                                P

                                                                                                                P

                                                                                                                M

                                                                                                                S

                                                                                                                Master device

                                                                                                                Slave device

                                                                                                                Parked device (inactive)P

                                                                                                                80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                                (mouse keyboard headphones)

                                                                                                                ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                                Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                                Maestro concede permiso

                                                                                                                80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                                Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                                caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                                Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                                wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                                64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                                GSM)

                                                                                                                Movilidad 65 Principios

                                                                                                                direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                                66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                                movilidad en redes celulares

                                                                                                                68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                                69 Resumen

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                Mobile Switching

                                                                                                                Center

                                                                                                                Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                Mobile Switching

                                                                                                                Center

                                                                                                                Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                MSC

                                                                                                                cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                celdas

                                                                                                                Red cableada

                                                                                                                Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                CDMA code division multiple access

                                                                                                                frequencybands

                                                                                                                time slots

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                Chile)

                                                                                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                UMTS

                                                                                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                CDMA-2000

                                                                                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                • Slide 1
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                                                                                                                • Slide 18
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                                                                                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                • Slide 23
                                                                                                                • Slide 24
                                                                                                                • Slide 25
                                                                                                                • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                • Hubs
                                                                                                                • Slide 34
                                                                                                                • Slide 35
                                                                                                                • Switches
                                                                                                                • Reenviacuteo
                                                                                                                • Auto aprendizaje
                                                                                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                • Ejemplo de Switches
                                                                                                                • Slide 41
                                                                                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                • Slide 43
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                                                                                                                • Switches vs Routers
                                                                                                                • Slide 46
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                                                                                                                • Slide 48
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                                                                                                                • Slide 50
                                                                                                                • Slide 51
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                                                                                                                • Slide 53
                                                                                                                • Slide 54
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                                                                                                                • Slide 58
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                                                                                                                • Slide 60
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                                                                                                                • Slide 63
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                                                                                                                • Slide 65
                                                                                                                • Slide 66

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-57

                                                                                                                  framecontrol

                                                                                                                  durationaddress

                                                                                                                  1address

                                                                                                                  2address

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                                                                                                                  2 2 6 6 6 2 6 0 - 2312 4

                                                                                                                  seqcontrol

                                                                                                                  TypeFromAP

                                                                                                                  SubtypeToAP

                                                                                                                  More frag

                                                                                                                  WEPMoredata

                                                                                                                  Powermgt

                                                                                                                  Retry RsvdProtocolversion

                                                                                                                  2 2 4 1 1 1 1 1 11 1

                                                                                                                  Trama 80211 contDuracioacuten del tiempo de Txreservado (RTSCTS)

                                                                                                                  sec trama(para ARQ confiable)Automatic Repeat-reQuest

                                                                                                                  Tipo de trama(RTS CTS ACK data)

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-58

                                                                                                                  hub or switch

                                                                                                                  AP 2

                                                                                                                  AP 1

                                                                                                                  H1 BBS 2

                                                                                                                  BBS 1

                                                                                                                  80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                                  router H1 permanece en la

                                                                                                                  misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                                  switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                                  5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                                  Mradius ofcoverage

                                                                                                                  S

                                                                                                                  SS

                                                                                                                  P

                                                                                                                  P

                                                                                                                  P

                                                                                                                  P

                                                                                                                  M

                                                                                                                  S

                                                                                                                  Master device

                                                                                                                  Slave device

                                                                                                                  Parked device (inactive)P

                                                                                                                  80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                                  (mouse keyboard headphones)

                                                                                                                  ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                                  Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                                  Maestro concede permiso

                                                                                                                  80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                                  Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                                  caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                                  Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                                  wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                                  64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                                  GSM)

                                                                                                                  Movilidad 65 Principios

                                                                                                                  direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                                  66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                                  movilidad en redes celulares

                                                                                                                  68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                                  69 Resumen

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                  Mobile Switching

                                                                                                                  Center

                                                                                                                  Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                  Mobile Switching

                                                                                                                  Center

                                                                                                                  Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                  conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                  MSC

                                                                                                                  cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                  celdas

                                                                                                                  Red cableada

                                                                                                                  Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                  Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                  Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                  FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                  CDMA code division multiple access

                                                                                                                  frequencybands

                                                                                                                  time slots

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                  Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                  (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                  communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                  Chile)

                                                                                                                  IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                  IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                  UMTS

                                                                                                                  TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                  CDMA-2000

                                                                                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                  • Slide 1
                                                                                                                  • Slide 2
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                                                                                                                  • Slide 6
                                                                                                                  • Slide 7
                                                                                                                  • Slide 8
                                                                                                                  • Slide 9
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                                                                                                                  • Slide 11
                                                                                                                  • Slide 12
                                                                                                                  • Slide 13
                                                                                                                  • Slide 14
                                                                                                                  • Slide 15
                                                                                                                  • Slide 16
                                                                                                                  • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                  • Slide 18
                                                                                                                  • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                  • Slide 23
                                                                                                                  • Slide 24
                                                                                                                  • Slide 25
                                                                                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                  • Hubs
                                                                                                                  • Slide 34
                                                                                                                  • Slide 35
                                                                                                                  • Switches
                                                                                                                  • Reenviacuteo
                                                                                                                  • Auto aprendizaje
                                                                                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                  • Ejemplo de Switches
                                                                                                                  • Slide 41
                                                                                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                  • Slide 43
                                                                                                                  • Switches accesos dedicados
                                                                                                                  • Switches vs Routers
                                                                                                                  • Slide 46
                                                                                                                  • Slide 47
                                                                                                                  • Slide 48
                                                                                                                  • Slide 49
                                                                                                                  • Slide 50
                                                                                                                  • Slide 51
                                                                                                                  • Slide 52
                                                                                                                  • Slide 53
                                                                                                                  • Slide 54
                                                                                                                  • Slide 55
                                                                                                                  • Slide 56
                                                                                                                  • Slide 57
                                                                                                                  • Slide 58
                                                                                                                  • Slide 59
                                                                                                                  • Slide 60
                                                                                                                  • Slide 61
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                                                                                                                    hub or switch

                                                                                                                    AP 2

                                                                                                                    AP 1

                                                                                                                    H1 BBS 2

                                                                                                                    BBS 1

                                                                                                                    80211 movilidad dentro de la misma subred

                                                                                                                    router H1 permanece en la

                                                                                                                    misma subred IP dir IP se mantiene igual

                                                                                                                    switch queacute AP estaacute asociado con H1 Auto-aprendizaje (Ch

                                                                                                                    5) switch veraacute tramas de H1 y recuerda queacute puerta del switch es usada para llegar a H1

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                                    Mradius ofcoverage

                                                                                                                    S

                                                                                                                    SS

                                                                                                                    P

                                                                                                                    P

                                                                                                                    P

                                                                                                                    P

                                                                                                                    M

                                                                                                                    S

                                                                                                                    Master device

                                                                                                                    Slave device

                                                                                                                    Parked device (inactive)P

                                                                                                                    80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                                    (mouse keyboard headphones)

                                                                                                                    ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                                    Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                                    Maestro concede permiso

                                                                                                                    80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                                    Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                                    caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                                    Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                                    wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                                    64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                                    GSM)

                                                                                                                    Movilidad 65 Principios

                                                                                                                    direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                                    66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                                    movilidad en redes celulares

                                                                                                                    68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                                    69 Resumen

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                    Mobile Switching

                                                                                                                    Center

                                                                                                                    Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                    Mobile Switching

                                                                                                                    Center

                                                                                                                    Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                    conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                    MSC

                                                                                                                    cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                    celdas

                                                                                                                    Red cableada

                                                                                                                    Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                    Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                    Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                    FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                    CDMA code division multiple access

                                                                                                                    frequencybands

                                                                                                                    time slots

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                    Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                    (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                    communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                    Chile)

                                                                                                                    IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                    IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                    UMTS

                                                                                                                    TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                    extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                    Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                    enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                    mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                    CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                    CDMA-2000

                                                                                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                    • Slide 1
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                                                                                                                    • Slide 18
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                                                                                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                    • Slide 23
                                                                                                                    • Slide 24
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                                                                                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                    • Hubs
                                                                                                                    • Slide 34
                                                                                                                    • Slide 35
                                                                                                                    • Switches
                                                                                                                    • Reenviacuteo
                                                                                                                    • Auto aprendizaje
                                                                                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                    • Ejemplo de Switches
                                                                                                                    • Slide 41
                                                                                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                    • Slide 43
                                                                                                                    • Switches accesos dedicados
                                                                                                                    • Switches vs Routers
                                                                                                                    • Slide 46
                                                                                                                    • Slide 47
                                                                                                                    • Slide 48
                                                                                                                    • Slide 49
                                                                                                                    • Slide 50
                                                                                                                    • Slide 51
                                                                                                                    • Slide 52
                                                                                                                    • Slide 53
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                                                                                                                    • Slide 55
                                                                                                                    • Slide 56
                                                                                                                    • Slide 57
                                                                                                                    • Slide 58
                                                                                                                    • Slide 59
                                                                                                                    • Slide 60
                                                                                                                    • Slide 61
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                                                                                                                    • Slide 63
                                                                                                                    • Slide 64
                                                                                                                    • Slide 65
                                                                                                                    • Slide 66

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-59

                                                                                                                      Mradius ofcoverage

                                                                                                                      S

                                                                                                                      SS

                                                                                                                      P

                                                                                                                      P

                                                                                                                      P

                                                                                                                      P

                                                                                                                      M

                                                                                                                      S

                                                                                                                      Master device

                                                                                                                      Slave device

                                                                                                                      Parked device (inactive)P

                                                                                                                      80215 redes de aacuterea personal Menos de 10 m diaacutemetro Reemplazo de cables

                                                                                                                      (mouse keyboard headphones)

                                                                                                                      ad hoc no infraestructura maestroesclavos

                                                                                                                      Esclavos requieren permiso para Tx (al maestro)

                                                                                                                      Maestro concede permiso

                                                                                                                      80215 evoluciona de especificacioacuten Bluetooth Banda de radio 24-25 GHz hasta 721 kbps

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                                      Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                                      caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                                      Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                                      wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                                      64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                                      GSM)

                                                                                                                      Movilidad 65 Principios

                                                                                                                      direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                                      66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                                      movilidad en redes celulares

                                                                                                                      68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                                      69 Resumen

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                      Mobile Switching

                                                                                                                      Center

                                                                                                                      Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                      Mobile Switching

                                                                                                                      Center

                                                                                                                      Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                      conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                      MSC

                                                                                                                      cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                      celdas

                                                                                                                      Red cableada

                                                                                                                      Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                      Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                      Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                      FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                      CDMA code division multiple access

                                                                                                                      frequencybands

                                                                                                                      time slots

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                      Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                      (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                      communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                      Chile)

                                                                                                                      IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                      IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                      UMTS

                                                                                                                      TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                      extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                      Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                      enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                      mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                      CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                      6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                      Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                      Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                      (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                      CDMA-2000

                                                                                                                      hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                      • Slide 1
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                                                                                                                      • Slide 15
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                                                                                                                      • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                      • Slide 18
                                                                                                                      • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                      • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                      • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                      • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                      • Slide 23
                                                                                                                      • Slide 24
                                                                                                                      • Slide 25
                                                                                                                      • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                      • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                      • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                      • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                      • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                      • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                      • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                      • Hubs
                                                                                                                      • Slide 34
                                                                                                                      • Slide 35
                                                                                                                      • Switches
                                                                                                                      • Reenviacuteo
                                                                                                                      • Auto aprendizaje
                                                                                                                      • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                      • Ejemplo de Switches
                                                                                                                      • Slide 41
                                                                                                                      • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                      • Slide 43
                                                                                                                      • Switches accesos dedicados
                                                                                                                      • Switches vs Routers
                                                                                                                      • Slide 46
                                                                                                                      • Slide 47
                                                                                                                      • Slide 48
                                                                                                                      • Slide 49
                                                                                                                      • Slide 50
                                                                                                                      • Slide 51
                                                                                                                      • Slide 52
                                                                                                                      • Slide 53
                                                                                                                      • Slide 54
                                                                                                                      • Slide 55
                                                                                                                      • Slide 56
                                                                                                                      • Slide 57
                                                                                                                      • Slide 58
                                                                                                                      • Slide 59
                                                                                                                      • Slide 60
                                                                                                                      • Slide 61
                                                                                                                      • Slide 62
                                                                                                                      • Slide 63
                                                                                                                      • Slide 64
                                                                                                                      • Slide 65
                                                                                                                      • Slide 66

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-60

                                                                                                                        Capiacutetulo 6 Contenidos61 Introduccioacuten Wireless 62 Enlaces Wireless

                                                                                                                        caracteriacutesticas CDMA

                                                                                                                        Pareacutentesis 8023 63 IEEE 80211

                                                                                                                        wireless LANs (ldquowi-firdquo)

                                                                                                                        64 Acceso a Internet viacutea celular arquitectura estaacutendares (eg

                                                                                                                        GSM)

                                                                                                                        Movilidad 65 Principios

                                                                                                                        direccionamiento y ruteo de usuarios moacuteviles

                                                                                                                        66 IP moacutevil 67 Manejo de

                                                                                                                        movilidad en redes celulares

                                                                                                                        68 Movilidad y protocolos de capas superiores

                                                                                                                        69 Resumen

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                        Mobile Switching

                                                                                                                        Center

                                                                                                                        Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                        Mobile Switching

                                                                                                                        Center

                                                                                                                        Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                        conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                        MSC

                                                                                                                        cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                        celdas

                                                                                                                        Red cableada

                                                                                                                        Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                        Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                        Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                        FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                        CDMA code division multiple access

                                                                                                                        frequencybands

                                                                                                                        time slots

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                        Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                        (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                        communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                        Chile)

                                                                                                                        IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                        IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                        UMTS

                                                                                                                        TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                        extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                        Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                        enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                        mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                        CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                        6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                        Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                        Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                        (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                        CDMA-2000

                                                                                                                        hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                        • Slide 1
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                                                                                                                        • Slide 16
                                                                                                                        • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                        • Slide 18
                                                                                                                        • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                        • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                        • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                        • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                        • Slide 23
                                                                                                                        • Slide 24
                                                                                                                        • Slide 25
                                                                                                                        • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                        • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                        • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                        • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                        • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                        • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                        • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                        • Hubs
                                                                                                                        • Slide 34
                                                                                                                        • Slide 35
                                                                                                                        • Switches
                                                                                                                        • Reenviacuteo
                                                                                                                        • Auto aprendizaje
                                                                                                                        • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                        • Ejemplo de Switches
                                                                                                                        • Slide 41
                                                                                                                        • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                        • Slide 43
                                                                                                                        • Switches accesos dedicados
                                                                                                                        • Switches vs Routers
                                                                                                                        • Slide 46
                                                                                                                        • Slide 47
                                                                                                                        • Slide 48
                                                                                                                        • Slide 49
                                                                                                                        • Slide 50
                                                                                                                        • Slide 51
                                                                                                                        • Slide 52
                                                                                                                        • Slide 53
                                                                                                                        • Slide 54
                                                                                                                        • Slide 55
                                                                                                                        • Slide 56
                                                                                                                        • Slide 57
                                                                                                                        • Slide 58
                                                                                                                        • Slide 59
                                                                                                                        • Slide 60
                                                                                                                        • Slide 61
                                                                                                                        • Slide 62
                                                                                                                        • Slide 63
                                                                                                                        • Slide 64
                                                                                                                        • Slide 65
                                                                                                                        • Slide 66

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-61

                                                                                                                          Mobile Switching

                                                                                                                          Center

                                                                                                                          Public telephonenetwork andInternet

                                                                                                                          Mobile Switching

                                                                                                                          Center

                                                                                                                          Componentes de arquitectura de red Celular

                                                                                                                          conecta celdas a WAN administra establecimiento de llamadas (maacutes luego) maneja movilidad (maacutes luego)

                                                                                                                          MSC

                                                                                                                          cubre regioacuten geograacutefica base station (BS) anaacuteloga a 80211 AP usuarios moacuteviles conectados a red viacutea BS interfaz aeacuterea protocolo capa fiacutesica y enlace entre moacutevil y BS

                                                                                                                          celdas

                                                                                                                          Red cableada

                                                                                                                          Nota Falta el Base Station Controller (BSC)

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                          Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                          Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                          FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                          CDMA code division multiple access

                                                                                                                          frequencybands

                                                                                                                          time slots

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                          Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                          (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                          communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                          Chile)

                                                                                                                          IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                          IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                          UMTS

                                                                                                                          TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                          extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                          Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                          enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                          mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                          CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                          6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                          Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                          Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                          (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                          CDMA-2000

                                                                                                                          hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                          • Slide 1
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                                                                                                                          • Slide 15
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                                                                                                                          • Slide 18
                                                                                                                          • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                          • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                          • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                          • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                          • Slide 23
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                                                                                                                          • Slide 25
                                                                                                                          • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                          • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                          • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                          • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                          • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                          • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                          • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                          • Hubs
                                                                                                                          • Slide 34
                                                                                                                          • Slide 35
                                                                                                                          • Switches
                                                                                                                          • Reenviacuteo
                                                                                                                          • Auto aprendizaje
                                                                                                                          • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                          • Ejemplo de Switches
                                                                                                                          • Slide 41
                                                                                                                          • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                          • Slide 43
                                                                                                                          • Switches accesos dedicados
                                                                                                                          • Switches vs Routers
                                                                                                                          • Slide 46
                                                                                                                          • Slide 47
                                                                                                                          • Slide 48
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                                                                                                                          • Slide 51
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                                                                                                                          • Slide 53
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                                                                                                                          • Slide 56
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                                                                                                                          • Slide 58
                                                                                                                          • Slide 59
                                                                                                                          • Slide 60
                                                                                                                          • Slide 61
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                                                                                                                          • Slide 63
                                                                                                                          • Slide 64
                                                                                                                          • Slide 65
                                                                                                                          • Slide 66

                                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-62Fuente GSM Wikipedia

                                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-63

                                                                                                                            Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                            Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                            FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                            CDMA code division multiple access

                                                                                                                            frequencybands

                                                                                                                            time slots

                                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                            Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                            (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                            communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                            Chile)

                                                                                                                            IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                            IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                            UMTS

                                                                                                                            TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                            extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                            Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                            enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                            mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                            CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                            6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                            Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                            Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                            (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                            CDMA-2000

                                                                                                                            hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                            • Slide 1
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                                                                                                                            • Slide 18
                                                                                                                            • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                            • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                            • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                            • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                            • Slide 23
                                                                                                                            • Slide 24
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                                                                                                                            • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                            • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                            • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                            • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                            • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                            • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                            • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                            • Hubs
                                                                                                                            • Slide 34
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                                                                                                                            • Switches
                                                                                                                            • Reenviacuteo
                                                                                                                            • Auto aprendizaje
                                                                                                                            • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                            • Ejemplo de Switches
                                                                                                                            • Slide 41
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                                                                                                                            • Slide 43
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                                                                                                                            • Switches vs Routers
                                                                                                                            • Slide 46
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                                                                                                                              Redes Celulares El primer salto

                                                                                                                              Dos teacutecnicas para compartir espectro de radio entre moacutevil y BTS (base transceiver station o antena)

                                                                                                                              FDMATDMA combinado divide espectro en canales de frecuencias divide cada canal en ranuras de tiempo

                                                                                                                              CDMA code division multiple access

                                                                                                                              frequencybands

                                                                                                                              time slots

                                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                              Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                              (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                              communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                              Chile)

                                                                                                                              IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                              IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                              UMTS

                                                                                                                              TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                              extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                              Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                              enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                              mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                              CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                              6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                              Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                              Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                              (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                              CDMA-2000

                                                                                                                              hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                              • Slide 1
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                                                                                                                              • Slide 11
                                                                                                                              • Slide 12
                                                                                                                              • Slide 13
                                                                                                                              • Slide 14
                                                                                                                              • Slide 15
                                                                                                                              • Slide 16
                                                                                                                              • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                              • Slide 18
                                                                                                                              • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                              • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                              • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                              • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                              • Slide 23
                                                                                                                              • Slide 24
                                                                                                                              • Slide 25
                                                                                                                              • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                              • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                              • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                              • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                              • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                              • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                              • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                              • Hubs
                                                                                                                              • Slide 34
                                                                                                                              • Slide 35
                                                                                                                              • Switches
                                                                                                                              • Reenviacuteo
                                                                                                                              • Auto aprendizaje
                                                                                                                              • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                              • Ejemplo de Switches
                                                                                                                              • Slide 41
                                                                                                                              • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                              • Slide 43
                                                                                                                              • Switches accesos dedicados
                                                                                                                              • Switches vs Routers
                                                                                                                              • Slide 46
                                                                                                                              • Slide 47
                                                                                                                              • Slide 48
                                                                                                                              • Slide 49
                                                                                                                              • Slide 50
                                                                                                                              • Slide 51
                                                                                                                              • Slide 52
                                                                                                                              • Slide 53
                                                                                                                              • Slide 54
                                                                                                                              • Slide 55
                                                                                                                              • Slide 56
                                                                                                                              • Slide 57
                                                                                                                              • Slide 58
                                                                                                                              • Slide 59
                                                                                                                              • Slide 60
                                                                                                                              • Slide 61
                                                                                                                              • Slide 62
                                                                                                                              • Slide 63
                                                                                                                              • Slide 64
                                                                                                                              • Slide 65
                                                                                                                              • Slide 66

                                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-64

                                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                                Sistemas 2G canales de voz IS-136 TDMA FDMATDMA combinado

                                                                                                                                (Ameacuterica del norte) GSM (global system for mobile

                                                                                                                                communications) FDMATDMA combinado Maacutes ampliamente difundido (Usado hoy -2008- en

                                                                                                                                Chile)

                                                                                                                                IS-95 CDMA code division multiple access

                                                                                                                                IS-136 GSM IS-95GPRS EDGECDMA-2000

                                                                                                                                UMTS

                                                                                                                                TDMAFDMANo nos ahoguemos en una sopa de alfabetoUsemos esto soacutelo como referencia

                                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                                extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                                Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                                enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                                mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                                CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                                6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                                Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                                Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                                (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                                CDMA-2000

                                                                                                                                hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                                • Slide 1
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                                                                                                                                • Slide 18
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                                                                                                                                • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                                • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                                • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                                • Slide 23
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                                                                                                                                • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                                • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                                • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                                • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                                • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                                • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                                • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                                • Hubs
                                                                                                                                • Slide 34
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                                                                                                                                • Switches
                                                                                                                                • Reenviacuteo
                                                                                                                                • Auto aprendizaje
                                                                                                                                • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                                • Ejemplo de Switches
                                                                                                                                • Slide 41
                                                                                                                                • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                                • Slide 43
                                                                                                                                • Switches accesos dedicados
                                                                                                                                • Switches vs Routers
                                                                                                                                • Slide 46
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                                                                                                                                • Slide 48
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                                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-65

                                                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breveSistemas 25 G voz y canales de datos Para aquellos que no pueden esperar servicios 3G

                                                                                                                                  extensiones 2G general packet radio service (GPRS)

                                                                                                                                  Evoluciona de GSM Enviacutea datos en muacuteltiples canales (si los dispone)

                                                                                                                                  enhanced data rates for global evolution (EDGE) Tambieacuten evolucionoacute de GSM usando modulacioacuten

                                                                                                                                  mejorada Tasa de datos hasta 384K

                                                                                                                                  CDMA-2000 (phase 1) Tasa de datos hasta 144K Evolucionoacute de IS-95

                                                                                                                                  6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                                  Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                                  Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                                  (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                                  CDMA-2000

                                                                                                                                  hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                                  • Slide 1
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                                                                                                                                  • Slide 14
                                                                                                                                  • Slide 15
                                                                                                                                  • Slide 16
                                                                                                                                  • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                                  • Slide 18
                                                                                                                                  • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                                  • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                                  • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                                  • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                                  • Slide 23
                                                                                                                                  • Slide 24
                                                                                                                                  • Slide 25
                                                                                                                                  • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                                  • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                                  • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                                  • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                                  • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                                  • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                                  • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                                  • Hubs
                                                                                                                                  • Slide 34
                                                                                                                                  • Slide 35
                                                                                                                                  • Switches
                                                                                                                                  • Reenviacuteo
                                                                                                                                  • Auto aprendizaje
                                                                                                                                  • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                                  • Ejemplo de Switches
                                                                                                                                  • Slide 41
                                                                                                                                  • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                                  • Slide 43
                                                                                                                                  • Switches accesos dedicados
                                                                                                                                  • Switches vs Routers
                                                                                                                                  • Slide 46
                                                                                                                                  • Slide 47
                                                                                                                                  • Slide 48
                                                                                                                                  • Slide 49
                                                                                                                                  • Slide 50
                                                                                                                                  • Slide 51
                                                                                                                                  • Slide 52
                                                                                                                                  • Slide 53
                                                                                                                                  • Slide 54
                                                                                                                                  • Slide 55
                                                                                                                                  • Slide 56
                                                                                                                                  • Slide 57
                                                                                                                                  • Slide 58
                                                                                                                                  • Slide 59
                                                                                                                                  • Slide 60
                                                                                                                                  • Slide 61
                                                                                                                                  • Slide 62
                                                                                                                                  • Slide 63
                                                                                                                                  • Slide 64
                                                                                                                                  • Slide 65
                                                                                                                                  • Slide 66

                                                                                                                                    6 Redes Inalaacutembricas y Moacuteviles 6-66

                                                                                                                                    Estaacutendar Celulares resumen breve

                                                                                                                                    Sistemas 3G voz y datos Universal Mobile Telecommunications Service

                                                                                                                                    (UMTS) Proacuteximo paso de GSM pero usando CDMA

                                                                                                                                    CDMA-2000

                                                                                                                                    hellip maacutes (y maacutes interesante) toacutepicos celulares debido a movilidad (esteacuten sintonizados por detalles)

                                                                                                                                    • Slide 1
                                                                                                                                    • Slide 2
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                                                                                                                                    • Slide 11
                                                                                                                                    • Slide 12
                                                                                                                                    • Slide 13
                                                                                                                                    • Slide 14
                                                                                                                                    • Slide 15
                                                                                                                                    • Slide 16
                                                                                                                                    • Direcciones MAC y ARP
                                                                                                                                    • Slide 18
                                                                                                                                    • Direcciones LANs y ARP
                                                                                                                                    • ARP Address Resolution Protocol
                                                                                                                                    • Protocolo ARP Dentro de la misma LAN (network)
                                                                                                                                    • Ruteo a otra LAN
                                                                                                                                    • Slide 23
                                                                                                                                    • Slide 24
                                                                                                                                    • Slide 25
                                                                                                                                    • Topologiacutea Estrella
                                                                                                                                    • Estructura de trama Ethernet
                                                                                                                                    • Estructura de Trama Ethernet
                                                                                                                                    • Ethernet usa CSMACD
                                                                                                                                    • Algoritmo CSMACD de Ethernet
                                                                                                                                    • CSMACD de Ethernet (maacutes)
                                                                                                                                    • 10BaseT y 100BaseT
                                                                                                                                    • Hubs
                                                                                                                                    • Slide 34
                                                                                                                                    • Slide 35
                                                                                                                                    • Switches
                                                                                                                                    • Reenviacuteo
                                                                                                                                    • Auto aprendizaje
                                                                                                                                    • Filtrado y re-enviacuteo
                                                                                                                                    • Ejemplo de Switches
                                                                                                                                    • Slide 41
                                                                                                                                    • Switch Aislamiento de traacutefico
                                                                                                                                    • Slide 43
                                                                                                                                    • Switches accesos dedicados
                                                                                                                                    • Switches vs Routers
                                                                                                                                    • Slide 46
                                                                                                                                    • Slide 47
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                                                                                                                                    • Slide 50
                                                                                                                                    • Slide 51
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