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La capa de enlace de datos - Coggle Diagram
La capa de enlace de datos
Concepto de capa de enlace de datos
Conceptos clave
Dispositivos de red
Nodos
Dispositivos de acceso al medio
Enlace
Punto a punto
De difusión
Enlace lógico
Capa de enlace de datos
La función principal de la capa de enlace de datos es gestionar el proceso de transmisión, a través de un enlace físico determinado, proporcionándole una mayor fiabilidad y otros servicios de interés, como el direccionamiento físico y la multiplexación.
Servicios típicos de la capa de enlace
Entramado
Los protocolos de capa de enlace encapsulan los datos procedentes de la capa de red en una trama.
Métodos de acceso al medio
En las redes de área local se necesita algún método que controle y regule todos los aspectos relacionados con el acceso al enlace.
Sincronismo
Se trata de un procedimiento que permite sincronizar el reloj del receptor con el del emisor para poder reconocer los bits de transmisión.
Direccionamiento físico
En el caso de los medios compartidos será muy importante identificar de manera univoca cada uno de los nodos presentes.
Control de flujo
Algunos protocolos del nivel de enlace llevan a cabo un control de flujo, que se encarga de ajustar la velocidad de envió de las tramas a la velocidad de procesamiento del nodo receptor, de tal forma que no se pierdan tramas por desbordamiento.
Detección y corrección de errores
Los protocolos del nivel de enlace suelen ofrecer algún mecanismo para la detección de los errores que puedan producirse durante el transporte de la trama a través del enlace.
Entrega fiable
Permite garantizar que se han entregado los datos.
Multiplexación de protocolos a través del enlace
Consiste en etiquetar la trama de algún modo para indicar el protocolo que se esta encapsulando, de tal forma que el receptor pueda conocer que transporta esa trama sin necesidad de analizar los datos encapsulados.
Implementación de estos servicios
La capa de enlace es la primera en la que el hardware se encuentra con el hardware y se implementa principalmente en un componente llamado adaptador de red.
Chip controlador
Memoria intermedia
Transceptor
Memoria ROM
Conector de red
Conexión con el bus
Subcapas MAC y LLC
MAC
Engloba los procedimientos de la capa de enlace referentes al direccionamiento físico y al acceso al medio.
LLC
Engloba los servicios de la capa de enlace orientados a la multiplexación de protocolos sobre un mismo enlace, al control de flujo y a la retransmisión de tramas en caso de error.
Direccionamiento físico
La dirección física es un numero binario que identifica de forma única un dispositivo en un medio compartido.
Direccionamiento MAC de 48 bits
Este tipo de dirección MAC consiste en un numero binario de 48 bits que normalmente se representa de forma hexadecimal.
Los 24 primeros bits reciben el nombre de identificador único de la organización y sirven para identificar al fabricante del adaptador. El IEEE es quien asigna los valores de OUI a cada fabricante.
Los últimos 24 bits los asigna el fabricante, teniendo en cuenta la obligación de que sean distintos para cada adaptador.
Direcciones MAC especiales
Dirección MAC de difusión
es la que tiene todos los bits a 1, en notación hexadecimal
Direcciones MAC de multidifusión
su funcionamiento es similar al de la dirección MAC de difusión, ya que la trama puede ser aceptada por varios dispositivos a la vez.
Métodos de acceso al medio
El objetivo fundamental de los métodos de acceso al medio es regular el acceso a un medio compartido para tratar de impedir o reducir al máximo las colisiones entre tramas.
Métodos basados en la toma de turnos
Protocolo de sondeo
Se designa a un nodo como maestro, lo que significa que se encargara de dirigir los turnos.
Protocolo de paso de testigo
En este protocolo no hay ningún maestro, pero si una trama especial de pequeño tamaño llamada testigo que va siendo intercambiada entre los nodos según un orden preestablecido.
Métodos basados en el acceso aleatorio
CSMA
CSMA con detección de colisiones
Aloha
CSMA con evitación de colisiones
Métodos basados en el particionado del canal
Particionado del ancho de banda del canal
Es similar al anterior, pero se particiona, en ves de el tiempo, el ancho de banda del canal en diferentes rangos de frecuencia.
Acceso múltiple por división de código
consiste en asignar a cada nodo, para codificar su información, un código compatible con otros códigos existentes que son cuidadosamente elegidos para que las tramas codificadas no interfieran entre si.
Particionado del tiempo de uso del canal
Consiste en dividir el tiempo de uso del canal en pequeñas fracciones y regular quien puede emitir en cada fracción en un momento dado.
Control de errores
El control de errores permite detectar los errores que se hayan producido durante la transmisión de una trama del enlace.
Códigos de detección de errores
paridad bidimensional
se calculan el bit de paridad para cada byte y, cada 8 bytes, un bit de paridad adicional.
Un código corrector permite corregir algunos errores además de detectarlos.
suma de comprobación
consiste en agrupar los bits en grupos de un determinado tamaño y tratarlos como números enteros.
Bits de paridad
al final de cada byte se incorpora un bit, llamado paridad, que toma un valor su el numero de unos es el byte es par, sino es impar.
códigos polinómicos
Son los mas utilizados en el nivel de enlace. Este usa operaciones muy complejas que se beben de implementar en el chip controlador y esta solo puede identificar los errores pero no corregirlos.
Información que se protege
la protección depende de los datos que se utilicen para realizar los cálculos. Algunos protocolos solo protegen la cabecera de la trama, otros, como los protocolos Ethernet, protegen toda la trama.
Conmutación de las tramas
La conmutación consiste en utilizar una topología física de estrella que centraliza a la LAN en un punto en el que un dispositivo llamado conmutador redirige el trafico del nivel de enlace hacia aquel enlace concreto en el que se encuentra el destinatario de la trama.
Los conmutadores o switches
Un conmutador es un dispositivo de acceso que posee varios puertos de conexión a los que se conecta directa o indirectamente los diferentes dispositivos de una red
Dominios de colisión
La región de una red donde dos tramas pueden colisionar recibe el nombre de dominio de colisión.
Dominios de difusión
Un dominio de difusión es aquel por donde se propaga una trama de broadcast una vez lanzada al medio.
Protocolos de enlace en la LAN
Protocolos de enlace en las LAN cableadas
Ethernet DIX-II
Redes ethernet actuales: Ethernet II
IEEE 802.3 y derivados
Token ring y el estándar
Ethernet DIX
FDDI
Protocolos de enlace en las LAN inalámbricas
Familia de estándares IEEE 802.11
Bluetooth y los estándares IEEE 802.15
Protocolos de enlace avanzados
Redes LAN Ethernet II
Especificaciones del nivel de enlace de datos
Direccionamiento físico
Se trata de un direccionamiento MAC de 48 bits regulado por el IEEE y compartido con otros protocolos de nivel de enlace de datos.
Formato de las tramas
Dirección MAC destino
Se corresponde con la dirección MAC de 48 bits configurada en el dispositivo que queremos que acepte la trama es decir la del receptor.
Dirección MAC origen
se corresponde con la dirección MAC de 48 bits configurada en el dispositivo que ha originado la trama.
Preambulo
Se trata de 8 bytes que permiten sincronizar el reloj del receptor con el del emisor y delimitar el inicio de la trama.
Tipo / longitud
este campo marca la unica diferencia entre las tramas de Ethernet DIX-II y las del IEEE 802.3
DIX-II
IEEE 802.3
Datos
Se corresponde con los datos que encapsula la trama
FCS
Este es un campo para el control de errores
Acceso al medio
Sincronización y delimitación de las tramas
La sincronización y la delimitación del inicio de la trama se llevan a cabo mediante el preámbulo del inicio de la trama.
Multiplexación de protocolos superiores
Este es un servicio exclusivo Ethernet DIX-II
Control de errores
Se lleva acabo mediante el campo FCS
Espacio entre tramas
Al finalizar cualquier transmisión, el emisor debe mantenerse sin transmitir el tiempo equivalente.
Especificaciones físicas
Multiplexación
Si se utiliza multiplexación por división de frecuencias se habla de ethernet sobre banda ancha.
Tipo de medio
se designa con la ultima parte del nombre y puede tratarse de:
Cableado de cobre de pares trenzados
Fibra optica
Cableado de cobre
Velocidad
Suele alcanzar los 10,100 o 1000 MBPS
Dispositivos de la capa de enlace
Puentes
Un puente es un dispositivo que une dos enlaces de distinta naturaleza, por ejemplo cableado coaxial con cableado de pares trenzados.
Conmutadores
Clasificación:
Conmutadores para rack
Tiene un tamaño estándar para encajar en los racks.
Conmutadores full-duplex
Permiten la comunicación full-dúplex a través de sus puertos.
Conmutadores domésticos o de sobremesa
Suelen ser muy sencillos con pocos puertos y no configurables.
Conmutadores configurables
Son aquellos que pueden ser configurados, ya sea el multicast, para la monitorización de la red o para opciones avanzadas.
Puntos de acceso inalámbricos
Permiten integrar a los dispositivos de una red inalámbrica en una LAN cableada
