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La Capa de enlace de datos - Coggle Diagram
La Capa de enlace de datos
ELEMENTOS
Enlace
Punto a punto: aquellos que en los que ele canal es exclusivo para dos únicos nodos.
Difusión: el canal es o puede ser compartido por más de dos nodos.
Enlace lógico
Enlace virtual que se establece mediante elementos lógicos (información almacenada en la memoria del nodo, en la cabecera de una trama.) y contiene la información necesaria para gestionar las transmisiones.
Dispositivos de red
Nodos: aquellos dispositivos direccionables a nivel de la capa de red tienen asociada una dirección de red.
Dispositivos de acceso al medio: dispositivos que operan en la capa de enlace o física y ofrece un punto de acceso a un medio de transmisión.
FUNCIÓN
Gestiona el proceso de transmisión, a través de un enlace físico determinado, proporcionándole una mayor fiabilidad y otros servicios como el direccionamiento físico y la multiplexación.
SERVICIOS
Sincronismo
Procedimiento que permite sincronizar el reloj del receptor con el del emisor para poder reconocer los bits de transmisión.
Direccionamiento físico
Identificación única de un dispositivo dirección MAC
Métodos de acceso al medio
Controla y regula todos los aspectos relacionado con el acceso al enlace, este servicio puede ser simple para los enlace punto a punto o de los enlace de difusión.
Control de flujo
Se encarga de ajustar la velocidad de envío de tramas a la velocidad de procesamiento del nodo receptor.
Entramado
Los protocolos encapsulan los datos (trama) procedentes de la capa de red. La trama consta de una cabecera de los datos y algunos protocolos de una cola. La cabecera y la cola contienen una serie de campos que permiten regular los distintos servicios de la capa de enlace-
Detección y corrección de errores
Los protocolos ofrecen mecanismos para llevar a cabo un control del flujo corrigiendo posibles errores.
Entrega fiable
Garantiza la entrega de los datos.
Multiplexación de protocolos a través del enlace.
Etiqueta la trama parta indicar al protocolo que se está encapsulando, de esta forma el receptor puede identificar que envía esa trama sin necesidad de analizarlo.
IMPLEMENTACIÓN DE LOS SERVICIOS
La estructura interna de un adaptador de red suele constar de los siguientes elementos funcionales.
Chip controlador: 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 traspasadas
Transceptor: se encarga en convertir los bits en señales y las señales en bits
Memoria ROM/Flash BIOS: almacena la configuración por defecto y la dirección MAC de fábrica del adaptador.
Conector de red: el adaptador se conecta al medio físico de transmisión y envía o recibe información
Conexión con el bus: se encuentra conectada directa o indirectamente la CPU y la memoria principal.
SUBCAPAS MAC Y LLC
Subcapa Mac (control de acceso al medio)
Define el esquema de direccionamiento físico y gestiona el envío y recepción de las tramas, la sincronización, el cálculo de las secuencias de control erros y su comprobación. Es la capa más cercana al nivel físico de la pila del protocolo OSI.
Subcapa LLC (control del enlace lógico)
Engloba los servicios de la capa de enlace orientados a la multiplexación de protocolos sobre un mismo enlace, al control o de flujo y a la transmisión de tramas en caso de error. Es la capa más cercana al nivel de red en pila de protocolos OSI.
DIRECCIONAMIENTO FÍSICO
La dirección física es un número binario que identifica de forma única un dispositivo en un medio compartido.
Direccionamiento MAC de 48 Bits
-Los primeros 24 Bits reciben el nombre de identificador único de la organización (OUI) y sirven para identificar al fabricante del adaptador .
-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 o de broadcast: es la que tiene todos los bits a 1, en notación hexadecimal. Cuando se utiliza esta dirección todos los dispositivos del medio compartido la aceptan aunque tengan una dirección Mac diferente.
-Direcciones Mac de multiplexación o de multicast: Las direcciones Mac reservadas a este propósito son las que tienen el último bit de su primer byte a 1. Es útil cunado se quiere difundir información a equipos específicos.
METODOS DE ACCESO AL MEDIO
Métodos basados en el particionado del canal
Ancho de banda del canal o FDM: divide el ancho de banda del canal en diferentes rangos de frecuencia.
Acceso múltiple por división de código o CDMA: asigna a cada nodo para codificar su información un código compatible con otros códigos existentes elegidos cuidadosamente para evitar errores en la codificación.
Tiempo de uso del canal o TDM: divide el tiempo de uso del canal en pequeñas fracciones y regula quién puede emitir cada fracción en un momento dado.
Métodos basados en la toma de turnos
Protocolos de sondeo (polling); se asigna un nodo como maestro encargado de dirigir los turnos, esto permite a un nodo emitir un determinado número de tramas y hasta que termine se mantiene a la espera sondeando el medio.
Protocolo de paso de testigo (token passing): no hay ningún nodo maestro pero sí una trama especial de pequeño tamaño llamado testigo o token que va siendo intercambiado entre los nodo
s según un orden preestablecido.
Métodos basados en el acceso aleatorio.
CSMA: cuando un dispositivo tiene varios datos para emitir sondea el el medio para ver si esta ocupado, si el medio esta libre emite y si esta ocupado espera un tiempo aleatorio.
CSMA/CD: a medida que emite el emisor va sondeando el canal para ver si se produce alguna colisión, si percibe una colisión deja de emitir y ejecuta un protocolo para saber cuando volver a emitir.
Aloha: permite que un dispositivo emita directamente cuando lo necesita.
CSMA/CA: no se sondea el canal mientras se emite sino que utilizan técnicas para evitar que se produzcan colisiones.
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
Un código correcto permite corregir algunos errores no todos, además de detectarlos.
-Bits de paridad: al final de cada byte se incorpora un bit, llamado de paridad que toma un valor 1 si el número es par o 0 si es impar.
-Paridad bidimensional: se calcula el bit de paridad para cada byte y cada 8 byte un bit de paridad adicional para cada conjunto de bits que ocupan el mismo orden en cada uno de los 8 bytes se trata de un código corrector.
-Sumas de comprobación (checksum): consiste en agrupar los bits en grupos determinado tamaño y tratarlos como números enteros, se suman todos ellos y se tratan con código de detección, este método no ofrece corrección de errores y es muy débil pero es rápido de calcular.
-Códigos polinómicos o de comprobación de redundancia cíclica: utilizan operaciones matemáticas complejas que son costosa de implementar si no es a través de hardware, para ellos e implementa el chip controlador del adaptador de red, son muy efectivos a la hora de detectar errores aunque no permiten su correción.
CONMUTACIÓN DE LAS TRAMAS
Consiste en utilizar una topología física de estrella que centraliza la conexión a la LAN en un punto en el que un dispositivo llamado conmutador redirige el tráfico del nivel de enlace hacia aquel enlace concreto en el que se encuentra el destinatario.
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 una red. En conmutador además de analizar las tramas del nivel de enlace para extraer la información de destino de las mismas y redirigirlas a través del puerto concreto en el que se encuentra conectado el destinatario.
Funciones
-Detectar si la trama ha llegado con errores.
-Averiguar las direcciones MAC de origen y destino de la trama.
-Conocida la MAC de origen de la trama comprobar si existe en la tabla de direccionamiento MAC la entrada que asocia la MAC del dispositivo remitente con el puerto por el que ha sido recibida la trama.
-Reenviar al trama por el puerto que corresponde.
Dominios de colisión.
La región de una red donde dos tramas pueden colisionar recibe el nombre de dominio de colisión.
Dominios de Difusión
Es aquel por donde se propaga una trama de broadcast una vez lanzada al medio.