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LA CAPA DE ENLACE DE DATOS. TEMA 6
Concepto de capa de enlace de datos.
1.1 Conceptos clave.
Los elementos de la capa de enlace son los siguientes:
Dispositivo de red:
Los nodos :
aquellos dispositivos direccionables a nivel de la capa de red.
Los Dispositivos de acceso al medio:
aquellos dispositivos que operan únicamente a nivel de las capas de enlace y/o física y cuya finalidad principal es ofrecer un punto de acceso a un medio de transmisión.
Enlace:
es un canal de transmisión que une varios nodos adyacentes entre si.
Enlaces punto a punto:
aquellos en los que el canal es exclusivo para dos únicos nodos.
Enlaces de difusión:
aquellos en los que el canal es o puede ser compartido por mas de dos nodos, como es el caso de las redes inalámbricas.
Enlace lógico:
Es un enlace virtual que se establece mediante elementos lógicos y que contiene la información necesaria para gestionar las transmisiones entre los distintos nodos a través del enlace físico.
1.2 Capa de enlace de datos.
Gestiona el proceso de transmisión, a través de un enlace físico determinado.
1.3 Servicios típicos de la capa de enlace de datos.
Direccionamiento físico:
En el caso de los medios compartidos será muy importante identificar de forma 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 envío de las tramas a la velocidad de procesamiento del nodo receptor.
Sincronismo:
Se trata de un procedimiento que permite sincronizar el reloj del receptor con el emisor para poder reconocer los bits transmitidos.
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.
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.
Entrega fiable:
Permite garantizar que se han entregado los datos.
Entramado:
Los protocolos de capa de enlace encapsulan los datos procedentes de la capa de red en una trama.
Multiplexación de protocolos a través del enlace.
Consiste en etiquetar la trama de algún mod para indicar el protocolo que se esta encapsulando.
1.4 Implementación de estos servicios.
La estructura interna de un adaptador:
Chip controlador:
es un chip de propósito especifico que se encarga de implementar la mayor parte de los servicios de la capa de enlace.
Memoria intermedia o buffer:
pequeña memoria que almacena temporalmente las transmisiones entrantes pendientes de ser tratadas por el chip controlador.
Transceptor:
es el elemento encargado de convertir las señales en bits y los bits en señales.
Memoria ROM/Flash BIOS o análoga:
almacena la configuración por defecto y la dirección MAC de fabrica del adaptador.
Conexión con el bus:
de la computadora o dispositivo que alberga el adaptador.
Conector de red:
A través de el, el adaptador se conecta al medio físico de transmisión y envía o recibe sus señales.
1.5 Subcapas MAC y LLC.
En la capa de enlace se suelen definir dos subcapas distintas: MMAC Y LLC.
Subcapa MAC: engloba los procedimientos de la capa de enlace referentes al direccionamiento físico y de gestionar el envió y la recepción de las tramas, la sincronización
Subcapa LLC: Engloba los servicios de la capa de enlace orientados a l a multiplexación de protocolos sobre un mismo enlace, al control de flujo y a la retransmisión e tramas en caso de error.
2.Direccionamiento físico.
La dirección física en un numero binario que identifica de forma única un dispositivo en un medio de transmisión.
2.1 Direccionamiento MAC de 48 bits.
Los primeros 24 bits reciben el nombre de identificador único de la organización.
Los últimos 24 bits los asigna el fabricante.
Direcciones MAC especiales:
Dirección MAC de difusión o de broadcast:
es la que tiene todos los bits a 1, cuando se utiliza esta dirección como destino de una trama, todos los dispositivos del medio compartiendo la aceptan.
Direcciones MAC de multidifusión o de multicast
su funcionamiento es similar al de la dirección MAC de difusión, ya que la trama puede ser aceptada por varios dispositivos a la vez.
Modo promiscuo:
Cuando un adaptador de red se configura en modo promiscuo acepta todas las tramas que recibe, vayan o no destinadas a el.
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.
3.1 Métodos basados en el particionado del canal,
Particionado del ancho de banda del canal.
Es similar al anterior, pero se particiona n vez 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 ELEGIDOS PARA QUELA STRAMAS CODIFICADAS NO INTERFIERAN.
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.
3.2 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.
3.3 Métodos basados en el acceso aleatorio.
Acceso múltiple con sondeo de portada (CSMA): según este método cunado un dispositivo tiene datos que emitir, antes de hacerlo sondea el medio para saber si esta ocupado.
CSMA con detección de colisiones (CSMA/CD): se tarta de una variación del CSMA donde el emisor, a medida que tramite, va sondeando el canal para saber si esta ocupado.
Aloha: este método permite que un dispositivo emita directamente cuando lo necesita.
CSMA con evitación de colisiones (CSMA/CA): en este caso no se sondea el canal mientras se emite, sino que se utilizan técnicas para evitar que se produzcan colisiones.
4.4 Control de errores.
El control de errores permite detectar los errores que se hayan producido durante la transmisión de una trama a través del enlace.
Código de detección de errores
Bits de paridad:
al final de cada byte se incorpora un bit, llamado de paridad, que toma un valor.
Paridad bidimension:
se calculan el bit de paridad para cada byte y , cada 8 bytes. Un bit de paridad adicional para cada conjunto de bits que ocupan el mismo orden en cada uno de los 8 bytes.
Información que se protege.
La protección depende de los datos que se utilicen para realizar los cálculos.
LA CAPA DE ENLACE DE DATOS. TEMA 6
Concepto de capa de enlace de datos.
La comunicacion consiste en utilizar una topologia fisica de estrella que centraliza la conexion a la LAN en un punto en el que un dispositvo llamado conmutador redirige el trafico del nivel de enlace concreto en el que se encuentra el destinatario.
5.1 Los conmutadores o switches
Un conmutador es un dispositivo de acceso que posee varios puertos de conexión a los que se conectan directa o indirectamente los diferentes dispositivos de la red.
Funcionamiento de un conmutador:
Averiguar las direcciones MAC de origen y de destino de la trama.
Conocida la MAC origen de la trama, comprobar si existe en la tabla de direccionamiento MAC.
Detectar si la trampa ha llegado con errores.
Reenviar la trama por el puerto que corresponda:
Si la dirección MAC de destino es una dirección de broadcast la renviara por el resto de puertos.
Si la dirección MAC de destino es una dirección multicast.
Si la dirección MAC de destino se corresponde con una trama de broadcast.
5.2 Dominios de colisión.
La region de una red donde dos tramas pueden colisionar recibe el nombre de colisión.
5.3 Dominios de difusión.
Es aquel por donde se propaga una trama de broadcast una vez lanzada al medio.
Protocolos de enlace en las LAN.
6.1. Protocolos de enlace en las LAN cableadas.
Ethernet DIX-II
Utiliza multiplexación de protocolos, igual que el original
Token ring y el estándar IEE 802.5
Utilizaba era el de la topología de anillo.
IEE 802.3 y derivados.
están basados en el protocolo Ethernet y definen exclusivamente servicios de la subcapa MAC.
FDDI.
Se trata de un protocolo de acceso a la red basado en una topología física.
Ethernet DIX:
Se trata del protocolo Ethernet original, utilizaba CSMA/CD a través de un bus de cable coaxial.
6.2 Protocolos de enlace en las LAN inalámbricas.
Familia de estándares IEEE 802.11
Se corresponde con los protocolos de enlace de las redes WIfi.
Bluetooth y los entandares IEEE 802.15
Bluetooth se ha utilizado ampliamente en el campo de las redes personales, utiliza LMP, L2CAP Y SDP.
6.3 Protocolos de enlace avanzados.
Este protocolo se basa principalmente en el uso de conmutadores especiales que lo implementan.
Redes LAN Ethernet II.
Los dos protocolos son muy similares y su principal diferencia en que Ethernet DIX-II multiplexa explícitamente los protocolos que encapsulan sus tramas.
7.1 Especificaciones del nivel de enlace de datos.
Direccionamiento físico:
Se tarta de un direccionamiento MAC de 48 bits regulado por el IEEE.
Formato de las tramas:
Dispositivos de la capa de enlace.
8.1 Puentes.
Es un dispositivo que une dos enlaces de distinta naturaleza.
8.2 Conmutadores.
Conmutadores para rack.
tienen un tamaño entandar para encajar en los racks.
Conmutadores full-dúplex.
permiten la comunicación full-dúplex a través de sus puertos.
Conmutadores configurables.
son aquellos que pueden ser configurados. ya sea multicast, para la monitorización de la red o para opciones avanzadas.
Conmutadores domésticos de sobremesa:
suelen ser muy sencillos con pocos puertos.
