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La capa de enlace de datos - Coggle Diagram
La capa de enlace de datos
1Trama: La PDU de la capa de enlace de datos
Dispositivos de red:
-Nodos: Son dispositivos direccionables a nivel de la capa de red, es decir, tienen asociada una dirección de red.
-Dispositivos de acceso al medio: Son aquellos dispositivos que operan únicamente a nivel de las capas enlace y/o física y cuya finalidad principal es ofrecer un punto de acceso a un medio de transmisión.
-Enlace: Es aquel canal de transmisión que une varios dispositivos de red adyacentes entre sí. Un enlace puede contener, además del propio medio de transmisión, los dispositivos de acceso al medio a los que estén conectados los nodos.
Se distinguen dos tipos de enlaces:
-Enlaces punto a puntos: 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 más de dos nodos, como es el caso de las redes inalámbricas, los buses de datos o los dispositivos conectados a un, mismo conector o hub
-Red: Dos o más nodos conectados a un medio común.
1.2 Capa de enlace de datos
-La función de la capa de enlace de datos de OSI es preparar los paquetes de la capa de red para ser transmitidos y controlar el acceso a los medios físicos.
1.3 Servicios típicos de la capa de enlace de datos
4 Direccionamiento físico: -Dirección física o dirección MAC Identificar de forma unívoca cada nodo
3 Sincronismo: -Se trata de un procedimiento que permite sincronizar el reloj del receptor con el del emisor para poder reconocer los bits transmitidos.
2 Métodos de acceso:
-Relativamente simple
-Relativamente complejo
1 Entramado trama, con cabecera (y a veces cola)
5 Control de flujo:
-Algunos protocolos de 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, de tal forma que no se pierdan tramas por el desbordamiento de su memoria intermedia.
6 Detección o corrección de errores:
-Los protocolos del nivel de enlace suelen ofrecer algún mecanismo para la detención de los errores que puedan producirse durante el transporte de la trama a través del enlace.
-En ese caso el receptor puede detectar que una trama contiene errores y puede, dependiendo de las características del protocolo
7 Entrega fiable:
No todos los protocolos implementan todos los servicios descritos, sino que cada protocolo utiliza aquellos que le son más convenientes.
Existen:
Protocolos simples y rápidos, pero poco fiables
Protocolos complejos y lentos pero muy fiables.
8 Multiplicación
-Consiste en la capacidad de enviar PDU de diferentes protocolos de la capa de red a través del mismo enlace.
-Para ello se etiquetan las tramas de algún modo indicando el protocolo que se está encapsulando.
-De esta forma que el receptor pueda reconocer que transporta esa trama sin necesidad de analizar los datos encapsulados.
-Esto le puede permitir dar un trato distinto a cada trama en función del protocolo que transporta.
1.4 Implementación de los servicios.
-La estructura interna de un adaptador de red suele constar de los siguientes elementos:
-Conector de red: A través de él, el adaptador se conecta al medio físico de transmisión y envía o recibe señales.
-Transceptor:
-Chip controlador:
En el lado del emisor:
-La recepción de los datos procedentes de la capa de red y su traslado hacia el adaptador.
-La incorporación de la información de direccionamiento de la capa de enlace.
-La activación del hardware del controlador
1.5 Subcapas Mac y LLC
MAC:
-Direccionamiento físico y acceso al medio.
-Esquema de direccionamiento
-Gestión de envío y recibo de tramas, sincronizado.
LLC:
-Servicios orientados a la multiplexación de protocolos sobre un mismo enlace.
-Control de flujo
2 Direccionamiento físico
-Permite identificar los distintos dispositivos que se encuentran conectados a un mismo medio compartido
-Envía tramas que contienen su propia dirección MAC como origen y la dirección MAC del destinatario.
-Todos los hosts que reciban la trama la decodifica y leerán la dirección MAC de destino.
-Si la dirección MAC de destino coincide con la dirección configurada en la NIC, el host procesa el mensaje y lo almacena para que lo utilice la aplicación del host.
-Si la dirección MAC de destino no coincide con la dirección MAC del host, la NIC simplemente omite el mensaje.
Los protocolos de enlace mayoritarios en las redes locales son:
-La familia de protocolos Ethernet
2.1 Direccionamiento MAC.
-Este tipo de dirección MAC consiste en un número binario de 48 Bits que normalmente representa
Formas de representar la misma dirección MAC:
-Binario
-Hexadecimal separado por “:”
-Hexadecimal separado por ”-”
Dirección MAC unicast global
Las direcciones unicast globales son similares a las direcciones IPv4 públicas. Estas son direcciones enrutables de Internet globalmente exclusivas.
3 La Dirección MAC Está formada por:
-Los últimos 24 Bits los asigna el fabricante, teniendo en cuenta la obligación de que sean distintos para cada adaptador:
-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 del OUI a cada fabricante.
4 Direcciones MAC especiales
-Las direcciones MAC reservadas para este propósito
La región de una red donde dos tramas pueden colisionar recibe el nombre de dominio de colisión
4.1 Dentro de una red podemos encontrarnos diferentes dispositivos intermedios:
Los hubs y los repetidores propagan las colisiones
Los conmutadores, los puentes y los routers no propagan las colisiones. Estos dispositivos, debido a que separan el tráfico.
Cuando se envía una trama hacia la dirección MAC broadcast, esta se propaga a todos los puertos del conmutador
Por ello se dice que los conmutadores no separan los dominios de difusión.
Un dominio de difusión es aquel por donde se propaga una trama de broadcast una vez lanzada al medio.
Los repetidores, los hubs, los puentes y los switches propagan las tramas de broadcast.
Los routers no propagan las tramas de difusión.
Dominio de difusión:
-Los repetidores, los hubs, los puentes y los switches propagan
5 Protocolos de enlace de las LAN cableadas
-Ethernet DIX: Robert Metcalfe y David Boggs, años 70
IEEE 802.3 y derivados:
-Protocolo CSMA/CD
-Exclusivamente servicios MAC
-Posteriormente LLC(802.2)
5.1 Estándar IEE:
-IEEE 802.1:
-IEEE 802.2:
-IEEE 802.3:
-IEEE 802.4:
-IEEE 802.5:
-IEEE 802.6:
-IEEE 802.7:Grupo de estudio de tecnologías de Banda ancha
-IEEE 802.8: Grupo de estudio de tecnologías de
-IEEE 802.9: Redes integradas en la voz
-IEEE 802.10:Seguridad en la red
-IEEE 802.11: Redes inalámbricas
6 Redes LAN Ethernet 2
-Lanzó su especificación de ethernet 2 para dar cabida en un mismo LAN de forma simultánea a los protocolos IEEE 802.3 y ethernet DIX-2. Los dos protocolos son muy similares y su principal diferencia es que ethernet DIX-2 Multiplexa explícitamente los protocolos que encapsulan sus tramas, mientras que el IEEE 802.3 no lo hace.
6.1 Especificaciones de nivel de enlace de datos
-Formato de las tramas
-Datos: Entre 46 y 1500 Bytes o si los datos < 46 Bytes, se completan con bits de relleno que después el receptor deberá eliminar. Si tienen más de 1500 Bytes, deben fragmentarse y ser enviados en varias tramas. Al límite de 1500 Bytes se le denomina Unidad máxima de transmisión del protocolo MTU.
-Preámbulo: Se trata de 8 bytes que permiten sincronizar el reloj del receptor con el del emisor y delimitar el inicio de la trama. Para tal fin, los 7 primeros bytes contienen la secuencia 10101010 y el último byte que recibe el nombre de delimitador de inicio de la trama
-Dirección MAC destino: Se corresponde con la dirección MAC de 48 Bits(6 Bytes) configurada el dispositivo que queremos que acepte la trama, es decir, la del receptor. También puede tratarse de la dirección MAC de difusión o una dirección MAC de multidifusión.
6.2 Acceso al medio compartido
Se utiliza el método CSMA/CD, de tal forma que:
-Paso 1: Antes de emitir, se sondea el medio. Si alguien está emitiendo se espera un tiempo aleatorio dentro de un intervalo prefijado y después se vuelve a sondear, cuando el medio está libre, se emite.
-Paso 2: Durante la emisión se sondea el medio para detectar si se produce una colisión. Si esta tiene lugar, se detiene de inmediato la transmisión y al cabo de un tiempo, se vuelve al paso 1 para intentarlo.
Sincronización y delimitación de las tramas:
-Como hemos visto, la sincronización y la delimitación del inicio de la trama se llevan a cabo mediante el preámbulo del inicio de la trama. Para determinar la finalización de la trama el receptor tiene que conocer la longitud de la misma. Ello se consigue de forma explícita, como se indica en el campo longitud en los protocolos IEEE 802.3 o bien de forma implícita. El tamaño sino el tipo de protocolo que viaja encapsulado en la trama.
Control de errores:
-Se lleva a cabo mediante el campo FCS. Cuando la trama llega a su destino, el receptor vuelve a calcular el valor de este campo y lo compara con el recibido. Si el resultado es distinto. La trama es descartada.