III PARCIAL

Protocolo X25

En la actualidad, X.25 es la norma de interfaz orientada al usuario de mayor difusión en las redes de paquetes de gran cobertura. El servicio que ofrece es orientado a conexión fiable, en el sentido de que no duplica, ni pierde ni desordena (por ser orientado a conexión), y ofrece multiplexación, esto es, a través de un único interfaz se mantienen abiertas distintas comunicaciones. El servicio X.25 es un diálogo entre dos entidades ETD Y ECD.

Para que las redes de paquetes y las estaciones de usuario se puedan interconectar se necesitan unos mecanismos de control, siendo el mas importante desde el punto de vista de la red, el control de flujo, que sirve para evitar la congestión de la red.

La X.25 se define como la interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de terminación del circuito de datos para terminales que trabajan en modo paquete sobre redes de datos publicas.

Características del Protocolo X.25

· Recuperación de Errores.

· Identificación de paquetes procedentes de ordenadores y terminales concretos.

· Asentimiento de paquetes.

· Rechazo de paquetes.

· El control de Flujo.

CAPAS DE FUNCIONALIDAD

X.25 está formado por tres capas de funcionalidad, estas tres capas corresponden a las tres capas inferiores del modelo OSI.

Nivel Físico: La interfaz de nivel físico regula el diálogo entre el DCE y el DTE.
Este nivel especifica los estándares con la transmisión y recepción de datos mecánica y eléctricamente.

Existen dos posibilidades para la interfaz a nivel físico:

X.21: Se utiliza para el acceso a redes de conmutación digital. (Similares a las de telefonía digital.) . X.25 utiliza el interfaz X.21 que une ETD y el ETCD como un “conducto de paquetes”, en el cual los paquetes fluyen por las líneas (pines) de transmisión y recepción,

X.21bis: Se emplea para el acceso a través de un enlace punto a punto. (Similar a RS-232 en modo síncrono.)

Nivel de Enlace: el objeto de este es garantizar la comunicación y asegurar la transmisión de datos entre dos equipos directamente conectados. El protocolo usado en este nivel es el LAP-B que forma parte del HDLC. Este protocolo define el "troceado" de los datos para la transmisión, y establece la ruta que estos deben seguir a través de la red.

Nivel Red / Nivel Paquetes: Con la capa de paquetes de X.25, los datos se transmiten en paquetes a través de circuitos virtuales externos.

Este nivel también realiza detección y corrección de errores, competiciones de retransmisión de los frames y paquetes dañados.

ORGANIZACIÓN DE LA INFORMACIÓN

El formato de los paquetes que maneja X.25 tiene como mínimo 3 bytes que son su cabecera.

En el identificador General del Formato los bits 5 y 6 sirven para el secuenciamiento en las sesiones de paquetes ya sea:

Secuenciamiento módulo 8 (0-7).

Secuenciamiento módulo 128 (0-127).

El bit 7 (Bit D) se usa para determinados paquetes. Cuando D=0 indica que la Red asienta los paquetes. Cuando D=1 es una confirmación de paquete es de extremo a extremo es decir que el ETD receptor es el que asienta los datos enviados por el ETD emisor.
El bit 8 (Bit O) para paquetes para el usuario final.
El Número de Canal Lógico (LCN) sirve para identificar al usuario (ETD).
En el tercer byte de la cabecera el 1° bit siempre es Cero indicando que es un paquete de Datos.
P(S) significa secuencia de Envío.
P(R) significa secuencia de Recepción.
El bit M significa más datos, quiere decir que hay paquetes de información en camino mediante la red.

VENTAJAS E INCONVENIENTES de X.25

· Varias conexiones lógicas sobre una física

· Asignación dinámica de la capacidad (múltiplex acción estadística)

· Transporte de datos de múltiples sistemas.

· Fiable

En cuanto a inconvenientes:

· Protocolos complejos, enlace ( crc, asentimiento, etc.), y nivel de red (asentimientos, errores de protocolos, facilidades, etc.) lo que conlleva mucho procesamiento para trasmitir datos.

· Ancho de banda limitado.

· Retardo de transmisión grande y variable.

· Señalizaron en canal y común, ineficaz y problemática.

ATM

ATM

Asynchronous Transfer Mode. Es un modo de transferencia no síncrono que se hizo popular en 1988 cuando se decidió que esta tecnología de conmutación seria la usada por las futuras redes ISDN en banda ancha. El tamaño ideal de las celdas de este protocolo fue motivo de discusión decidiendo que serian de 53 (48 + 5) bytes, divididos en octetos.

ARQUITECTURA

Las redes ATM están orientadas a conexión, para que la comunicación exista entre dos terminales debe enviar primero un paquete para establecer la conexión, llamadas Circuitos Virtuales, según recorre la subred todos los conmutadores en la ruta crean una entrada en sus tablas internas tomando nota de la existencia de la conexión y así reservar cualquier recurso que la misma necesitara.

Ya establecida la conexión, cada terminal puede empezar a transmitir datos. La idea básica en que se fundamenta ATM es transmitir toda la información en paquetes pequeños, de tamaño fijo, llamados celdas. Las celdas tienen un tamaño de 53 bytes. Parte del encabezado es el identificador de la conexión, por lo que los hosts emisor y receptor y todos los conmutadores intermedios pueden saber que celdas pertenecen a que conexiones, asi cada conmutador sabe como enviar cada celda entrante.

Formato de Celdas ATM

Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:

1. Encabezado (Header). Sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores y un número de secuencia.
2. . Datos de Usuario (Payload). Tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.

Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada celda (VCI y VPI) ambos determinan el enrutamiento entre nodos. El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:

• NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de conmutadores ATM en redes privadas
  
  
• UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un conmutador ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

Celda UNI Celda NNI

Campos de la Celda ATM

• GFC (Control de Flujo Genérico, Generic Flow Control, 4 bits): Labores de gestión de tráfico, pero en la práctica no es utilizado. Las celdas NNI lo emplean para extender el campo VPI a 12 bits.
  
  
• VPI (Identificador de Ruta Virtual, Virtual Path Identifier, 8 bits) y VCI (Identificador de Circuito Virtual, Virtual Circuit Identifier, 16 bits): Se utilizan para indicar la ruta de destino o final de la celda.
  
  
• PT (Tipo de Información de Usuario, Payload type, 3 bits): identifica el tipo de datos de la celda (de datos del usuario o de control).
  
  
• CLP (Prioridad, Cell Loss Priority, 1 bit): Nivel de prioridad de las celda, si este bit esta activo cuando la red ATM esta congestionada la celda puede ser descartada.
  
  
• HEC (Corrección de Error de Cabecera, Header Error Correction, 8 bits): contiene un código de detección de error que sólo cubre la cabecera (no la información de usuario), y que permite detectar un buen número de errores múltiples y corregir errores simples.

MODELO DE REFERENCIA ATM

Consta de 3 Capas:

1. Física: Relaciona todo el medio físico (voltajes, temporización de bits…). Esta capa se divide en dos subredes:

a. TC (Convergencia de Transmisión): Recibe una serie de bits de entrada de PMD, convierte este flujo de bits en un flujo de celdas para la capa ATM. Hace el trabajo de la capa de enlace el modelo OSI.

b. PMD (Dependiente del Medio Físico): Es la que hace el trabajo. Interactúa con el cable real (Mueve los bits, maneja temporización de bits…).

2. ATM: Se encarga de las celdas y su transporte (Significado de los campos, establecer o liberar circuitos virtuales…).

3. Adaptación ATM (AAL): Para que los usuarios envíen paquetes más grandes que una celda. AAL segmenta los paquetes, transmite de forma individual las celdas y las reensambla al otro extremo.

a. SAR (Segmentacion y Reensamble): Fragmenta paquetes en celdas en el lado de transmisión y los une de nuevo en el destino.

b. CS (Subcapa de Convergencia): Permite que los sistemas ATM ofrezcan diversos servicios a diferentes aplicaciones.

Plano de Usuario: Transporte de datos, control de flujo, corrección de errores.

Plano de Control: Administración de la conexión.

Capa OSI	Capa ATM	Subcapa ATM	Funcionalidad
3/4	AAL	CS	Provision de la interfaz estándar (convergencia)
		SAR
2/3	ATM		· Control de Flujo · Generacion/Extraccion de encabezado de celda · Circuito Virtual/admon. De ruta · Multiplexion/desmultiplexion de celdas
2	Fisica	TC	· Desacoplamiento de proporción de celdas. · Generacion y comprobación de la suma de verificación de encabezados · Generacion de Celdas · Empaque/Desempaque de celdas a partir de sobre contenedor · Generacion de tramas
1		PMD	· Temporizacion de bits · Acceso a la red física

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

• Transmitir la información en paquetes pequeños, de tamaño fijo, permite que cada conmutador sepa como enviar cada celda entrante. Además cada recurso en la ruta del paquete pueden saber que celdas pertenecen a que conexiones.
  
  
• Tener celdas de tamaño fijo permite que sea fácil construir conmutadores de hardware para manejarlas haciendo el proceso un poco mas rápido.
  
  
• El hardware puede configurarse para enviar una celda entrante a múltiples líneas de salida (multiplexacion), propiedad necesaria para el manejo de programas de televisión.
  
  
• ATM facilita la garantía en la calidad de servicio, esto se debe a que las celdas pequeñas no bloquean ninguna línea por mucho tiempo.
  
  
• Garantiza el orden de llegada de las celdas debido a que siguen la misma ruta destino.
  
  
• Las velocidades mas comunes de las redes ATM son de 155 y 622 Mbps (aunque también soportan velocidades mas altas).
  
  
• ATM tan solo especifica que las celdas ATM se pueden enviar por cualquier medio de transporte. No prescribe un conjunto particular de reglas. Esto significa que esta diseñado para ser independiente del medio de transmisión.
  
  
• La Capa ATM es una combinación de capas de enlace de datos y de red del modelo OSI, no hay división en subcapas.
  
  
• La entrega de celdas no está garantizada.

Frame Relay

Frame Relay es un protocolo de acceso que define un conjunto de procedimientos y formatos de mensajes para la comunicación de datos a través de una red, sobre la base del establecimiento de conexiones virtuales entre 2 corresponsales.

Es un servicio orientado a conexión, sin mecanismos para la corrección de errores o el control de flujo, que permite una asignación dinámica del ancho de banda, pero a la vez provee la baja demora y alta velocidad de conmutación. Las conexiones virtuales pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched Virtual Circuit).

Es una interfaz entre la red y el cliente, que permite el acceso de este último al servicio en un entorno público o privado. Hasta el momento actual, solo se utilizan conexiones virtuales permanentes (PVC) para el transporte de extremo a extremo, ya que solo estas han sido normalizadas.

Características

• Proporciona conexiones entre usuarios a través de una red pública.
• Las redes Frame Relay se construyen partiendo de un equipamiento de usuario que se encarga de empaquetar todas las tramas de los protocolos existentes en una única trama Frame Relay. También incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la conexión en la red.
• Circuito Virtual Permanente (PVC),cada conexión virtual entre dos abonados es establecido por el operador de la red en el momento de la subscripción y solo puede ser modificado por este.
• Circuito Virtual Conmutado (SVC), los usuarios pueden establecer y liberar las conexiones a voluntad.
• Se adapta mejor a las características de las infraestructuras de telecomunicacionesactuales.

Ventajas de Frame Relay

• Reducción de complejidad en la red.

• Equipo a costo reducido.

• Mejora del desempeño y del tiempo de respuesta.

• Mayor disponibilidad en la red.

• Se pueden utilizar procedimientos de Calidad de Servicio (QoS).

• Tarifa fija.

• Mayor flexibilidad.

Desventajas

• Dado que Frame Relay está orientado a conexión, todas las tramas siguen la misma ruta a través de la red, basadas en un identificador de conexión. Pero las redes orientadas a conexión son susceptibles de perderla si el enlace entre el nodo conmutador de dos redes falla. Aún cuando la red intente recuperar la conexión, deberá de ser a través de una ruta diferente, lo que cambia el retraso extremo a extremo y puede no ser lo suficientemente rápido como para ser transparente a las aplicaciones.
• Frame Relay no fue diseñada originalmente para aplicaciones de tráfico de tasa de bits constante como voz y video y no tiene la capacidad de asegurar que las tramas pérdidas no superen un umbral.
• No puede sincronizar relojes entre la aplicación trasmisora y la receptora para aplicaciones en tiempo real.
• Pérdida de la calidad del sonido como resultado de la compresión de la voz.

Tecnología y Arquitectura

Las redes Frame Relay se construyen partiendo de un equipamiento de usuario que se encarga de empaquetar todas las tramas de los protocolos existentes en una única trama Frame Relay. También incorporan los nodos que conmutan las tramas Frame Relay en función del identificador de conexión, a través de la ruta establecida para la conexión en la red.

Nivel de enlace

Se encarga de la transferencia fiable de información a través del enlace físico, enviando los bloques de datos (tramas o frames), con la sincronización, control de errores y control de flujo necesarios.

Al protocolo completo de nivel dos se le conoce como LAP-F (Link Access Procedures for Frame mode bearer services) que es utilizado en Frame Relay para controlar el enlace de datos, y se divide en dos partes:

1. La subcapa inferior

Servicios centrales de Frame Relay, que está presente tanto en los equipos terminales de abonado (FRAD, router) como en los conmutadores de red para garantizar una alta velocidad de conmutación. Entre sus funciones tenemos:

• Delimitar y conformar las tramas.
• Garantizar la transparencia.
• Multiplexar/demultiplexar las tramas mediante la utilización del campo de dirección.
• Inspeccionar la trama para verificar que contiene un número entero de octetos.
• Chequear la trama para controlar que no sea muy larga ni muy corta.
• Detectar los errores de transmisión (cálculo del CRC).
• Activar los mecanismos de protección ante una congestión.

2. La subcapa superior

fuera de Frame Relay, que se implementa únicamente en los extremos del circuito virtual, en los equipos terminales del cliente. Entre sus funciones:

• Controlar la secuencia y detectar la pérdida de tramas.
• Reconocer las tramas correctamente recibidas.
• Retransmitir las tramas perdidas.
• Realizar el control de flujo.

Nivel Físico

Realiza la transmisión de cadenas de bits, sin ninguna estructuración adicional, a través del medio físico. Las funciones del nivel físico incluyen:

• Codificación de los datos a ser transmitidos.

• Transmisión de datos en modo full duplex, a través del canal B.

• Transmisión de datos en modo full duplex, a través del canal D.

• Multiplexado de los canales para formar la estructura BRI o PRI.

• Activación y desactivación de los circuitos físicos.

• Alimentación del terminador de la red al dispositivo terminal.

• Identificación del terminal.

• Aislamiento de terminales defectuosos.

• Gestión de accesos al canal D.

Plano de Control

El plano-C para los servicios en modo bearer utiliza un canal lógico separado para la información de control. En la capa de enlace de datos se emplea LAPD (Q.921) para proporcionar un servicio de control de enlace de datos confiable (con control de flujo y control de errores) entre el usuario (TE) y la red (NT) sobre un canal D. Este servicio de enlace de datos es usado para el intercambio de mensajes de señalización de control Q.933.

Plano de Usuario

Para la transferencia de información entre usuarios finales se utiliza LAPF (Q.922), que es una versión mejorada de LAPD. En FR sólo se utilizan las funciones LAPF núcleo (LAPF core) para realizar las tareas de:

• Delimitación, alineación y transparencia de tramas

• Multiplexación y demultiplexación de tramas utilizando el campo Address

• Inspección de la trama para asegurar si la misma consta de un número entero de octetos antes de la inserción de zero bit o luego de la extracción de zero bit

• Detección de errores de transmisión

• Funciones de control de congestión

Las funciones LAPF núcleo en el plano-U conforman una subcapa de la capa de enlace de datos. Proveen el servicio de transferencia de tramas desde un suscriptor a otro, sin control de errores ni control de flujo.

Empleando las funciones núcleo, la red ofrece un servicio de conmutación de tramas orientado a conexión que opera en la de capa de enlace con las siguientes propiedades:

• Preservación del orden de transferencia de tramas desde un extremo a otro de la red.

• Baja probabilidad de pérdida de tramas.

Transferencia de datos de usuario

La operación de FR para la transferencia de datos de usuario se explica mejor si tenemos en cuenta el formato de la trama. Este formato está el definido por el protocolo LAPF núcleo, y es similar a los de LAPD y LAPB con una omisión obvia: no hay campo de control. Este hecho tiene las siguientes implicancias:

• Hay un solo tipo de trama, el que es utilizado para transportar datos de usuario. No existen tramas de control.

• No es posible emplear señalización en-banda; una conexión lógica sólo puede transportar datos de usuario.

• No es posible realizar control de flujo ni control de errores, debido a que no existen los números de secuencia.

EA Address Field Extension bit

C/R Command/Response bit

FECN Forward Explicit Congestion Notification

BECN Backward Explicit Congestion Notification

DLCI Data Link Connection Identifier

D/C DLCI o DLCI-CORE control indicator

DE Discart Eligibility

Los campos Flag y Frame Check Sequence (FCS) funcionan igual que en LAPD y LAPB.

El campo Information transporta datos de la capa superior. Si el usuario selecciona la implementación de funciones de control de enlace de datos extremo-a-extremo adicionales, entonces este campo contendrá una trama de enlace de datos; una selección común será el uso del protocolo LAPF completo (conocido como protocolo de control LAPF), para realizar funciones por encima del protocolo LAPF núcleo.

El campo Address posee una longitud default de 2-octetos y se puede extender a 3 y 4-octetos.

El mismo transporta un identificador de conexión de enlace de datos (DLCI - data link control identifier) de 10, 17 o 24 bits, respectivamente. El DLCI permite que múltiples conexiones lógicas FR sean multiplexadas sobre un único canal. El identificador de conexión sólo tiene significado local: cada extremo de la conexión lógica asigna su propio DLCI del pool de números local no utilizados, y la red se deberá encargar de asociar uno con otro.

Los bits EA (address field extension) determinan la longitud del campo Address y, en consecuencia, del DLCI.

El bit C/R es específico de la aplicación (el protocolo estándar FR no lo utiliza).

El resto de los bits de la cabecera tienen que ver con el control de congestión

Conmutador Frame Relay