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SECCIÓN TEC. DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS CARRERA DE TECNOLOGIA EN COMPUTACIÓN

NRC: 4376

ASIGNATURA: REDES I

TAREA Nro. 1

TEMA: FUNCIONAMIENTO DEL CSMA / CA Y CSMA / CD

NOMBRE: STALIN XAVIER GARCÍA CHANGO

DOCENTE: Ing. JORGE PARDO

FECHA: 11 DE JUNIO DEL 2019

INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA 1. TEMA: FUNCIONAMIENTO DEL CSMA / CA Y CSMA / CD 2. OBJETIVOS: Objetivo general 

Conocer en que consiste el funcionamiento de los protocolos CSMA / CA Y CSMA / CD para conocer el proceso fundamental y regular la comunicación de la red.

Objetivo especifico 

Investigar las caracteristicas principales que contienen los protocolos CSMA / CA Y CSMA / CD.



Analizar los diferentes funcionamientos existentes entre los distintos tipos de protocolos CA Y CD.

3. MARCO TEÓRICO CSMA / CA Y CSMA / CD Las nuevas tecnologías de transmisión desafían a los mecanismos que se utilizan en las clásicas redes Ethernet. De hecho, existe una gran diferencia en el proceso comunicativo que tiene lugar entre los diferentes miembros de una red dependiendo de si la comunicación es alámbrica o inalámbrica. Con las siglas CSMA se describe un proceso fundamental para regular la comunicación de los integrantes de una red que usan un mismo medio de transmisión estructurado de forma descentralizada. Comprende tres variantes distintas en función del medio de transmisión: CSMA/CA, CSMA/CD y CSMA/CR. Mientras la primera se usa principalmente en redes inalámbricas, CSMA/CD se creó para Ethernet. CSMA/CR se emplea con el protocolo de comunicación Controller Area Networks (CAN), usado principalmente en máquinas y coches. (Telemática, 2017)

Protocolos de acceso basados en CSMA  La evolución natural del protocolo Aloha es la familia de protocolos CSMA (Carrier Sense Multiple Access).  Una estación escucha el medio antes de transmitir de manera que, cuando está ocupado, no transmite la trama.  En función de la reacción de la estación al detectar el canal ocupado se pueden dar diferentes esquemas:

 CSMA No-persistente: cuando la estación detecta el canal ocupado, programa la transmisión para que tenga lugar en el futuro (de manera aleatoria).  CSMA 1-persistente: la estación permanece a la escucha, transmitiendo la trama en el momento en que se libere.  CSMA p-persistente: solución intermedia, en la que la estación permanece a la escucha para transmitir la trama al liberarse el canal con probabilidad p.

CSMA/CD     

El protocolo CSMA/CD fue la base de las redes Ethernet (IEEE 802.3). En la actualidad su uso se ha reducido bastante por la aparición de la Ethernet conmutada (reemplazo de hub por switch). La idea es reducir la duración de los periodos de transmisión en los que se haya producido una colisión. Cuando una estación detecta una colisión (collision detection) cancela la transmisión actual. La duración pasa a ser γ + τ, donde γ es el tiempo necesario para detectar la colisión y para asegurar que el resto de las estaciones se percatan de la misma.

CSMA/CA    

En algunos sistemas (por ejemplo, con tecnologías inalámbricas) no es posible detectar colisiones mientras se está transmitiendo. Además, la pérdida de rendimiento debido a posibles colisiones en el medio conlleva una penalización importante. Se trata de evitar las colisiones, a través del protocolo CSMA/CA. Es la base, por ejemplo, del protocolo MAC empleado por IEEE 802.11 (tecnología WiFi). (Clavo, 2016)

Funcionamiento CSMA/CD y CSMA/CA En un entorno de medios compartidos, todos los dispositivos tienen acceso garantizado al medio, pero no tienen ninguna prioridad en dicho medio. Si más de un dispositivo realiza una transmisión simultáneamente, las señales físicas colisionan y la red debe recuperarse para que pueda continuar la comunicación.

Las colisiones representan el precio que debe pagar la Ethernet para obtener la sobrecarga baja que se relaciona con cada transmisión. Ethernet utiliza el Acceso múltiple por detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD) para detectar y manejar colisiones y para administrar la reanudación de las comunicaciones.

Debido a que todas las computadoras que utilizan Ethernet envían sus mensajes en el mismo medio, se utiliza un Esquema de coordinación distribuida (CSMA) para detectar la actividad eléctrica en el cable. Entonces, un dispositivo puede determinar cuándo puede transmitir. Cuando un dispositivo detecta que ninguna otra computadora está enviando una trama o una señal portadora, el dispositivo transmitirá si tiene algo para enviar.

CSMA/CD, siglas que corresponden a Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (en español, “Acceso Múltiple con Escucha de Portadora y Detección de Colisiones “), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones. Anteriormente a esta técnica se usaron las de Aloha puro y Aloha ranurado, pero ambas presentaban muy bajas prestaciones. Por eso apareció primeramente la técnica CSMA, que fue posteriormente mejorada con la aparición de CSMA/CD.

En el método de acceso CSMA/CD, los dispositivos de red que tienen datos para transmitir funcionan en el modo “escuchar antes de transmitir”. Esto significa que cuando un nodo desea enviar datos, primero debe determinar si los medios de red están ocupados o no.

CSMA/CD: El proceso Detección de portadora En el método de acceso CSMA/CD, todos los dispositivos de red que tienen mensajes para enviar deben escuchar antes de transmitir. Si un dispositivo detecta una señal de otro dispositivo, esperará durante un periodo especificado antes de intentar transmitir. Detección de colisiones: Cuando un dispositivo está en el modo de escucha, puede detectar cuando se produce una colisión en el medio compartido. La detección de una colisión es posible porque todos los dispositivos pueden detectar un aumento de la amplitud de la señal por encima del nivel normal. Hubs y dominios de colisiones: Dado que las colisiones se producirán ocasionalmente en cualquier topología de medios compartidos (incluso cuando se emplea CSMA/CD), debemos prestar atención a las condiciones que pueden originar un aumento de las colisiones. Debido al rápido crecimiento de la Internet:  Se conectan más dispositivos a la red.  Los dispositivos acceden a los medios de la red con una mayor frecuencia.  Aumentan las distancias entre los dispositivos.

CSMA/CA En comunicaciones, CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) o, en español, acceso múltiple con escucha de portadora y evasión de colisiones, es un protocolo de control de acceso a redes de bajo nivel que permite que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión. Cada equipo anuncia opcionalmente su intención de transmitir antes de hacerlo para evitar colisiones entre los paquetes de datos (comúnmente en redes inalámbricas, ya que estas no cuentan con un modo práctico para transmitir y recibir simultáneamente). Aunque CSMA/CD y CSMA/CA aseguren que un nodo va a obtener un acceso al medio no se asegura que el nodo destino esté en contacto con el nodo origen. Para solucionar este problema se ha añadido un procedimiento de saludo adicional al protocolo de la capa MAC. Este procedimiento se ha denominado protocolo de MAC inalámbrico de fundamento distribuido (DFW MAC) con el fin de que sirva para los diferentes métodos de la capa MAC. A continuación, se muestra un esquema general de este procedimiento. Básicamente, este proceso se puede dividir en tres fases en las que el emisor:  Escucha para ver si la red está libre.  Transmite el dato.  Espera un reconocimiento por parte del receptor. Este método asegura así que el mensaje se recibe correctamente. Sin embargo, debido a las dos transmisiones, la del mensaje original y la del reconocimiento del receptor, pierde un poco de eficiencia. Este sistema incrementa el volumen de tráfico en el cable y reduce las prestaciones de la red, motivo por el que se usa poco. En redes inalámbricas, no se puede escuchar a la vez que se trasmite: no pueden detectarse colisiones. Usos      

GNET Apple's LocalTalk IEEE 802.11RTS/CTS IEEE 802.15 (Wireless PAN) NCR WaveLAN IEEE 802.15.4 (Zigbee)

Problemas que resuelve CSMA/CA (con respecto a CSMA/CD) Nodos ocultos: Una estación cree que el canal está libre, pero en realidad está ocupado por otro nodo al que no escucha. Nodos expuestos: Una estación cree que el canal está ocupado, pero en realidad está libre pues el nodo al que escucha no le interferiría.

4. CONCLUSIONES  Se conoció que el protocolo CSMA se describe un proceso fundamental para regular la comunicación de los integrantes de una red que usan un mismo medio de transmisión estructurado de forma descentralizada.  Como conclusión en el método de acceso CSMA/CD, los dispositivos de red que tienen datos para transmitir funcionan en el modo “escuchar antes de transmitir”.  Se puede concluir que, aunque CSMA/CD y CSMA/CA aseguren que un nodo va a obtener un acceso al medio no se asegura que el nodo destino esté en contacto con el nodo origen. 5. RECOMENDACIONES

 Recomendable conocer bien los protocolos CSMA/CD y CSMA/CA para evitar asi cualquier tipo de confusión al momento de tener una comunicación en la red.  Se recomienda identificar un entorno de medios compartidos, todos los dispositivos tienen acceso garantizado al medio, pero no tienen ninguna prioridad en dicho medio.

6. BIBLIOGRAFÍA

Clavo, R. A. (2016). Diseño y Operacion de Redes Telematicas. Departamento de ingenieria de comunicaciones. Telemática, Á. d. (2017). Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios 3º Ingeniería de Telecomunicació. Area de Ingeniería Telemática.