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TelemáticaPAC 2: Xarxes EthernetPresentaciónEsta PAC cubre los capítulos del curso CCNA de Cisco:  Capítulo 4: Acceso a la red  Capítulo 5: EthernetY también el apartado del libro "Computer Networks: A top-down approach"  6.3 Random Access Protocols  6.4 Virtual Local Area Netw...

Description

Telemática PAC 2: Xarxes Ethernet Presentación Esta PAC cubre los capítulos del curso CCNA de Cisco: 

Capítulo 4: Acceso a la red



Capítulo 5: Ethernet

Y también el apartado del libro "Computer Networks: A top-down approach" 

6.3.2 Random Access Protocols



6.4.4 Virtual Local Area Networks (VLANs)



7.3.1 The 802.11 MAC Protocol

Objetivos Esta PEC tiene por objetivo que el estudiante: 

Demuestre una bona comprensión del funcionamiento de las redes de área local y del nivel físico de la comunicación de datos.

Competencias Las competencias consideradas en esta PAC son: 

Capacidad para analizar la arquitectura y organización de los sistemas y aplicaciones informáticos en red.



Conocer las tecnologías de comunicaciones actuales y emergentes y saberlas aplicar convenientemente para diseñar y desarrollar soluciones basadas en sistemas y tecnologías de la información.



Capacidad para administrar y gestionar los sistemas operativos y las comunicaciones de una red de ordenadores.



Capacidad para proponer y evaluar diferentes alternativas tecnológicas para resolver un problema concreto.

Descripción de la PAC a realizar

Telemática PEC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

Primavera 2017

pág 1

La PAC consta de 4 ejercicios. El tiempo necesario estimado para resolver toda la prueba es de unas 10 horas. La valoración de los ejercicios es de: 25%, 25%, 25% y 25% respectivamente para cada uno de ellos. En la evaluación de la prueba es valorará tanto la correctitud de las respuestas así como la explicación de cómo se ha llegado a ellas. Las preguntas sin justificación, o bien, con justificaciones incorrectas recibirán una puntuación de 0.

Formato y fecha de entrega La PAC se debe de entregar antes del día 5 de Abril 2020 a las 23:59. El formato de entrega puede ser: .odt, .pdf, .doc.

Nota: Propiedad intelectual A menudo es inevitable, al producir una obra multimedia, hacer uso de recursos creados por terceras persones. Es por tanto comprensible hacerlo en el marco de una práctica de los estudios del Grado Multimedia, siempre y cuando se documente claramente y no suponga plagio en la práctica. Por tanto, al presentar una práctica que haga uso de recursos ajenos, se debe de presentar juntamente con ella un documento en el que se detallen todos ellos, especificando el nombre de cada recurso, su autor, el lugar donde se obtuvo y su estatus legal: si la obra está protegida por el copyright o se acoge a alguna otra licencia de uso (Creative Commons, licencia GNU, GPL ...). El estudiante tendrá que asegurarse que la licencia que sea no impida específicamente su uso en el marco de la práctica. En caso de no encontrar la información correspondiente tendrá que asumir que la obra está protegida por el copyright. Además tendrán que adjuntar los ficheros originales cuando las obras utilizadas sean digitales, y su código fuente si corresponde. Otro punto a considerar es que cualquier práctica que haga uso de recursos protegidos por el copyright no podrá en ningún caso publicarse en Mosaic, la revista del Graduado en Multimedia en la UOC, a no ser que los propietarios de los derechos intelectuales den su autorización explícita.

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Pregunta 1 (20%) Dada la siguiente gráfica de la red de área local de una empresa:

La red de la figura está formada por 1 conmutador (Switch0), un router (Router0), 1 servidor (Server0), 10 ordenadores PC111-PC120 directamente conectados al conmutador Switch0, 11 hubs FastEthernet que dan acceso a 110 terminales (10 terminales están conectados a cada hub) y 5 Access Points (AP) que dan cobertura a 5 portátiles cada uno. Los APs tienen una velocidad de transmisión en los enlaces sin hilos de 54 Mbps, y un puerto FastEthernet conectado al conmutador Switch0. Todos los enlaces son a 1 Gbps excepto: Los enlaces con hubs que son FastEthernet Los enlaces con los APs que son FastEthernet. El enlace entre SW0 y R0 que es a 10Gbps. La capacidad de los puertos de los conmutadores, las interfaces del servidor, router y estaciones de trabajo es Full Dúplex y su eficiencia máxima es del 100%. La eficiencia de los hubs es del 80% y la de las redes sin hilos es del 60%. Suponed que las estaciones activas utilizan un tipo de aplicación que siempre tiene información lista para transmitir al servidor a la máxima velocidad permitida por la red. Las estaciones que no están activas no transmiten.

a) Si sólo están activas las estaciones de los hubs, enviando información hacia el servidor aprovechando todo el ancho de banda que les permite la red, indica qué enlace será el cuello de botella, la velocidad efectiva que alcanzaran estas estaciones activas y el mecanismo que regulará la velocidad efectiva de las estaciones. Telemática PEC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

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Como los hubs son half dúplex, el tráfico máximo que puede enviar una estación de un hub es: Ancho de banda cada estación hub = 100Mbps/10 x 0,8 = 8 Mbps/estación Ancho de banda cada hub = 8 Mpbs*10 = 80Mbps El Switch0 ha de canalizar el tráfico de los 11 hubs por el enlace de 1Gbps con S0: Tráfico de los 11 hubs  80*11 = 880Mbps ping 192.168.1.11 PC4>ping 192.168.1.22 Indica como quedarían las tablas de direcciones MAC de los conmutadores Switch0, Switch1 y Switch2.

Tabla MAC Switch0 Dirección MAC

Taula MAC Switch1

Puerto

Tabla MAC Switch2

Dirección MAC

Puerto

Dirección MAC

Puert o

:11:33

Fa0/3

:33:33

Fa0/2

:44:44

Fa0/2

:11:11

Fa0/1

:33:11

Fa0/1

:44:11

Fa0/1

:11:22

Fa0/2

f) Siguiendo con el ejemplo anterior (suponiendo los mismos pings), indica el contenido de la tabla ARP de los 4 ordenadores: Tabla ARP PC1

Tabla ARP PC2

Tabla ARP PC3

Tabla ARP PC4

Direcció n Lógica

Direcció n Física

Direcció n Lógica

Direcció n Física

Direcció n Lógica

Direcció n Física

Direcció n Lógica

Direcció n Física

1.1

:11:33

1.1

:11:33

3.1

:33:11

4.1

:44:11

Pregunta 4 (25%) En la práctica se utilizan dos formatos de tramas Ethernet: b) El formato Ethernet II o DIX c) El formato IEEE-802.3. Ambos formatos son compatibles y se pueden utilizar simultáneamente. a.1) Indica cual es el origen de cada formato de trama Ethernet. Telemática PEC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

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El primer diseño lo hizo en los añoss70 Metcalfe: Ethernet Thick Coaxial a 10 Mbps (1 cm de diámetro con Codificación Manchester) Ethernet DIX Al 1980 un consorcio formado por las empresas Digital, Intel y Xerox (DIX) comercializó las primeras tarjetas Ethernet con el formato de tramas conocido como Ethernet versión I o DIX. En 1982 DIX se distribuyó la versión II que es la versión estándar para TCP/IP (Thin Ethernet, ThinNet, Cheapernet, Coaxial más delgado y barato). Ethernet 802.3 Entre 1980 - 1985, el IEEE publicó el estándar IEEE 802.3 con el mismo protocolo CSMA/CD, pero con un pequeño cambio en el formato de las tramas para hacerlo coherente con el estándar 802.2, que en el IEEE es común a todos los MACs. a.2) Indica la principal diferencia entre las tramas Ethernet DIX y 802.3. ¿Cómo se distinguen ambos formatos de trama?

La principal diferencia entre las tramas DIX y les 802.3 es la sustitución del campo type por el camp length.

Campo Type de Ethernet DIX Indica el tipo de protocolo de nivel superior (IP, ARP, etc.), que está llevando la trama Ethernet Versión II. Cuando una trama llega a una máquina, se necesita saber su tipo para identificar el módulo de software que se ha de utilizar para procesarla. Valores asignados por el IEEE al RFC 1700 (son valores más grandes de 0x0600 – 1536 en decimal).

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Ether Type

Protocolo

0800 0806 8035 8137

Datagrama IP ARP Request/Reply RARP Netware IPX

Length (Ethernet IEEE 802.3) Define la longitud del camp de datos. Tiene los valores extremos de entre 46 ≤ payload ≤ 1500 bytes. No tiene en cuenta los bytes adicionales para llegar a los 46 bytes, por la cual cosa no es necesario un mecanismo adicional para poder descubrir los bytes que ha añadido el MAC para llegar a la trama mínima. ¿Cómo es distinguen ambos formatos? o Si el campo Type/Lenght >1536 (0x0600)  Ethernet DIX o

Si el campo Type/Length < 1500 (0x05DC)  Ethernet 802.3

o

Esto permite que las versiones de Ethernet no se confundan y puedan ser utilizados al mismo tiempo en la misma red LAN.

a.3) Indica 2 o 3 protocolos que vayan sobre Ethernet 802.3 y otros 2 o 3 que vayan sobre Ethernet II. Para ello puedes utilizar Wireshark o intentar clasificar los protocolos de la siguiente lista: STP, LLDP, CDP SSDP, ARP, MDNS, LLMNR, DHCPv6, GQUIC.

Ethernet IEEE802.3

Ethernet II

STP - Spanning Tree Protocol

LLDP - Link Layer Discovery Protocol

CDP - Cisco Discovery Protocol

SSDP - Simple Service Discovery Protocol ARP - Address Resolution Protocol MDNS - Multicast Domain Name System LLMNR - Link-Local Multicast Name Resolution DHCPv6 - Dynamic Host Configuration Protocol IPv6 GQUIC - Google Quick UDP Internet Connections

b)

Busca por Internet o en el documento de Normas_IEEE_802.3 que se adjunta con la PEC2, las codificaciones de línea y el nombre del estándar de las siguientes tecnologías 100G Ethernet:

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Estándar

Codificación línea

100GBASE-KR4

802.3bj-2014 (CL93)

64B/66B × 256b/257b × RS-FEC(528,514) × NRZ

100GBASE-KP4

802.3bj-2014 (CL94) 802.3bm-2015 (CL95)

64B/66B × 256b/257b × RS-FEC(544,514) × PAM4

100GBASE SR4

Fibra: λ emisor Cobre: cat

Distancia máxima segmento

Cu

Backplanes

< 1m

Cu

Backplanes

< 1m

MMF

850

MMF, SMF o cobre

WDM × 64B/66B × NRZ

100GBASE-LR4

802.3ba-2010 (CL88)

WDM × 64B/66B × NRZ

SMF

100GBASE-ER4

802.3ba-2010 (CL88)

WDM × 64B/66B

SMF

100GBASE-CR2

802.3cd-2018 (CL137)

256b/257b × RSFEC(544,514) × PAM4

100GBASE-KR2

802.3cd-2018 (CL137)

256b/257b × FEC(544,514) × PAM4

RS-

100GBASE-SR2

802.3cd-2018 (CL138)

256b/257b × FEC(544,514) × PAM4

RS-

802.3cd-2018

256b/257b × FEC(544,514) × PAM4

RS-

100GBASE-DR

× NRZ

1295.56 nm 1300.05 nm 1304.59 nm 1309.14 nm

100m (OM4) 10 km 40 km

Cu

twinaxial

3m

Cu

Backplanes

MMF

850 Nm

100m (OM4)

SMF

1311 Nm

500m

< 1m

c)

Indica 3 beneficios de crear VLANs en una red.



La creación de las VLAN mejora el rendimiento, la seguridad de la red conmutada, controlando la propagación de la difusión.



Proporciona segmentación y flexibilidad organizativa. Permite agrupar usuarios por función lógica y no por ubicación física.



Permite tener servidores y hosts relacionados en diferentes dominios broadcast, cada uno identificado por una subred.



Simplifica la tarea de agregar y mover los recursos de red.



Menor coste en dispositivos de red

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d)

Rellena la siguiente tabla sobre algunos parámetros de diferentes estándares 802.11:

Estándares 802.11 802.11

Velocidad teórica 2 Mbps

Frecuencia 2,4 GHz

Ancho de banda 20MHz

802.11a

54 Mbps

5 GHz

20MHz

802.11b

11 Mbps

2,4 GHz

20MHz

802.11g

54 Mbps

2,4 GHz

20MHz

802.11n

450-600 Mbps

2,4 - 5 GHz

20/40MHz

802.11ac

6,9Gbps

2,4 - 5 GHz

20/40/80/160MHz

802.11ad

4,6 - 7 Gbps

2,4 - 5- 60 GHz

2.16GHz

e)

Explica cómo funciona el padding o “relleno” del camp de datos en Ethernet. Relaciona la necesidad de una trama de tamaño mínimo con el tiempo de ranura o time slot.

El estándar Ethernet fija la mida de la trama mínima (sin el preámbulo) en 64 bytes (512 bits). El Estándar 802.3 llama este tiempo slot time (tiempo de ranura) o ventana de colisión. El hecho de no tener en cuenta el preámbulo es un margen de seguridad introducida por el estándar.

IEEE 802.3 Ethernet Preámbulo

8

Destino

6

Valor mínimo = 64 bytes

Source

6

Length

Data and padding

2

46 < Data < 1500

En concreto, el estándar 802.3 indica que el tiempo de ranura debe ser: Tmin = Tt(512) ≥ 2 tprop + Tjam(32)

donde Tjam son 32 bits

La distancia máxima en una red Ethernet queda: Dmax 512 tv = 2 tp + Tjam = 2 ──── + Tjam ≤ 512 Tb = ──── = Tmin vprop Vt Telemática PEC 2 Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicación

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CRC

4

4

Dmax

(512 – 32) · 2·108 ≤ ────────── = 480 ·108 / Vt 2 · Vt Estandares Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet

Velocidad 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps

Distancia Máxima 4800 m 480 m 48 m

Si deseamos tener segmentos de al menos 100 m (distancia límite para UTPcat5), al estándar Gigabit Ethernet la mida mínima de la trama ha de cambiar. El tamaño de la trama mínima (sin incluir el preámbulo) es de 512 bytes, en lugar de los 512 bits de Ethernet. Para mantener la compatibilidad con los estándares 10/100 Mbps, en 1000BaseT se ha definido el siguiente formato de trama: Gigabit Ethernet 1000BaseTX Preámbulo

8

Destino

Source

6

6

Valor mínimo = 512 bytes bytes

Length

Data and padding

2

CRC

46 < Data < 1500

Extension

4

Al campo Extension se añaden, si es necesario, los bytes adicionales que permitan llegar al tamaño mínimo de 512 bytes. Estos bytes se transmiten con una codificación especial (carrier extension symbols) que permite distinguirlos en la NIC que recibe la trama.

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