La tarea primordial de esta capa es la de corrección
de errores. Hace que el emisor trocee la entrada de datos en tramas, las
transmita en forma secuencial y procese las tramas de asentimiento devueltas
por el receptor. Es esta capa la que debe reconocer los límites de las tramas.
Si la trama es modificada por una ráfaga de ruido, el software de la capa de
enlace de la máquina emisora debe hacer una retransmisión de la trama. Es
también en esta capa donde se debe evitar que un transmisor muy rápido sature con
datos a un receptor lento. En esta capa se ubican los bridges y switches.
Protocolos utilizados: HDLC y LLC.
Puede
decirse que esta capa traslada los mensajes hacia y desde la capa física a la
capa de red. Especifica cómo se organizan los datos cuando se transmiten en un
medio particular. Esta capa define como son los cuadros, las direcciones y las
sumas de control de los paquetes Ethernet.
Además
del direccionamiento local, se ocupa de la detección y control de errores
ocurridos en la capa física, del control del acceso a dicha capa y de la
integridad de los datos y fiabilidad de la transmisión.
La capa de enlace de datos de modelo OSI se
divide en dos subcapas:
· Control
lógico de enlace LLC: Logical Link Control 802.2 – identificación
lógica de los protocolos y encapsulación de los datos provenientes de la capa
superior para enviarlo en la red, de desencapsulación de los datos provenientes
de la red, sube los datos en la capa superior en determinantes protocolos. Los
datos se envían y son recibidas formateados como tramas.
·
Control de acceso al medio MAC: Media Access
Control 802.3 – acceso al medio, el direccionamiento físico (MAC), control de
distribución de tramas, errores, control de flujo. Actúa
como controladora del hardware subyacente (el adaptador de red).
El nivel de enlace de datos o capa
de enlace de datos es la segunda capa del modelo OSI, el cual es
responsable de la transferencia fiable de información a través de
un circuito de transmisión de datos. Recibe peticiones de la capa de red y utiliza
los servicios de la capa física.
El objetivo de la capa de
enlace es conseguir que la información fluya, libre de errores, entre dos
máquinas que estén conectadas directamente (servicio orientado a conexión).
Para lograr este objetivo
tiene que montar bloques de información (llamados tramas en esta
capa), dotarles de una dirección de capa de enlace (Dirección MAC), gestionar
la detección o corrección de errores, y ocuparse del control de flujo entre
equipos (para evitar que un equipo más rápido desborde a uno más lento).
Cuando el medio de
comunicación está compartido entre más de dos equipos es necesario arbitrar el
uso del mismo. Esta tarea se realiza en la subcapa de control de acceso al medio.
Dentro del grupo de normas IEEE 802, la subcapa
de enlace lógico se recoge en la norma IEEE 802.2 y es común
para todos los demás tipos de redes (Ethernet o IEEE 802.3, IEEE 802.11 o Wi-Fi, IEEE 802.16 o WiMAX, etc.); todas ellas
especifican un subcapa de acceso al medio así como una capa física distinta.
Otro tipo de protocolos de la
capa de enlace serían PPP (Point to point protocol
o protocolo punto a punto), HDLC (High level data link
control o protocolo de enlace de alto nivel), por citar dos.
En la práctica la subcapa de
acceso al medio suele formar parte de la propia tarjeta de comunicaciones,
mientras que la subcapa de enlace lógico estaría en el programa adaptador de la
tarjeta
En la capa de enlace la facilidad de área extensa por la
que se pueden comunicar los sistemas mediante un protocolo de la
capa de enlace de datos.
Funciones
La capa de enlace de datos es responsable de la
transferencia fiable de información a través
de un Circuito eléctrico de
transmisión de datos. La transmisión de datos lo
realiza mediante tramas que son las unidades de información con sentido lógico
para el intercambio de datos en la capa de enlace. También hay que tener en
cuenta que en el modelo TCP/IP se
corresponde a la segunda capa.
Dispositivos
de capa de enlace de datos son: switches, puentes, tarjetas de red (NIC).
Los switches: dividen la red en segmentos, creando a la vez dominios de colisión. Una colisión se produce cuando los equipos conectados en la misma red envían las señales a la vez. La colisión producida en un segmento conectado a un switch no afectará a los demás segmentos conectados al mismo switch.
Los switches: dividen la red en segmentos, creando a la vez dominios de colisión. Una colisión se produce cuando los equipos conectados en la misma red envían las señales a la vez. La colisión producida en un segmento conectado a un switch no afectará a los demás segmentos conectados al mismo switch.
Dominio de colisión:
El
área de la red en la que las señales emitidas por equipos que colisionan se
propagan. Los repetidores, los hubs propagan las colisiones, mientras que los
switches, puentes, routers no lo hacen. Una boca de un switch es uno dominio de
colisión.
Un switch de 12 puertos (bocas) divide la red en 12
segmentos – 12 dominios de colisión.
Un switch de capa 2 modelos OSI no crea dominios de difusión (dominio de broadcast).
Un switch de capa 2 modelos OSI no crea dominios de difusión (dominio de broadcast).
Un switch almacena en su memoria de contenido direccionable (CAM) las direcciones físicas de los dispositivos conectados directamente a un segmento de la red (un puerto determinado). Las señales (tramas) envíadas las identificará el switch y si el dispositivo de destino de una señal (trama) está el mismo segmento que el dispositivo de origen, el switch bloquea el paso de la señal. Si el destino de una señal está en otro segmento renvía la señal (trama) únicamente al segmento apropiado. Este proceso se conoce como conmutación de capa dos. Si el switch no tiene en su memoria la dirección física (MAC) de destino de la trama, lo envía en todas los segmentos de la red conectados excepto aquel de donde se recibido la información – proceso conocido como inundación. Los switches de capa 2 inunden también un broadcast.
Tarjetas
de red (NIC): operan en la capa de enlace de datos modelo OSI.
Almacenan en su memoria la dirección MAC (48 bits), los primeros 24 bits
corresponden a un código de identificación de fabricante, los últimos 24 bits
contienen el número de serie de la tarjeta. Las direcciones físicas se expresan
en números hexadecimales.
Sus principales funciones son:
1.
Iniciación, terminación
e identificación.
2.
Segmentación y bloqueo.3. Sincronización de octeto y carácter.
4. Delimitación de trama y transparencia.
5. Control de errores.
6. Control de flujo.
7. Recuperación de fallos.
8. Gestión y coordinación de la comunicación.
Iniciación, terminación e identificación
La función de iniciación comprende los procesos
necesarios para activar el enlace e implica el intercambio de tramas de control
con el fin de establecer la disponibilidad de las estaciones para transmitir y
recibir información.
Las funciones de terminación son de liberar los recursos
ocupados hasta la recepción/envío de la última trama. También de usar tramas de
control. La identificación es para saber a que terminal se debe de enviar una
trama o para conocer quien envía la trama. Se lleva a cabo mediante la
dirección de la capa de enlace.
Segmentación y bloqueo
La segmentación surge
por la longitud de las tramas ya que si es muy extensa, se debe de realizar
tramas más pequeñas con la información de esa trama excesivamente larga.
Si estas tramas son excesivamente cortas, se ha de
implementar unas técnicas de bloque que mejoran la eficiencia y que consiste en
concatenar varios mensajes cortos de nivel superior en una única trama de la
capa de enlace más larga.
Sincronización de octeto y carácter
En las transferencias de información en la capa de enlace
es necesario identificar los bits y saber
que posición les corresponde en cada carácter u octeto dentro de una serie de
bits recibidos.
Esta función de sincronización
comprende los procesos necesarios para adquirir, mantener y recuperar la
sincronización de carácter u octeto. Es decir, poner en fase los mecanismos de
codificación del emisor con los
mecanismos de decodificación del receptor.
Delimitación de trama
La capa de enlace debe ocuparse de la delimitación y
sincronización de la trama. Para la sincronización puede usar 3 métodos:
·
El primero de ellos es
"Principio y fin" (caracteres específicos para identificar el
principio o el fin de cada trama).
·
También puede usar
"Principio y cuenta" (Utiliza un carácter para indicar comienzo y
seguido por un contador que indica su longitud).
·
Por último puede usar el
"Guion" (se emplea una agrupación especifica de bits para identificar
el principio y fin mediante banderas/flags).
La transparencia se realiza mediante la inserción
de bits. Consta de ir contando los unos consecutivos y cuando se encuentra con
5 unos seguidos y consecutivos introduce el bit 0 después del quinto uno.
Ejemplo: Las banderas/flag suelen ser 01111110,
y al aplicar la transparencia pasa a ser 011111010.
Control de errores
Proporciona detección y corrección de errores en el envío
de tramas entre computadores, y
provee el control de la capa física. Sus funciones, en general, son:
· Códigos detectores y correctores de error
· Control de flujo
· Gestión y coordinación de la comunicación.
Correctores de error : Es
opcional en esta capa, la encargada de realizar esta funcion es la capa de
transporte , en una WAN es muy problable que la verificacion, la realiza la
capa de enlace.
Para la Identificación de tramas puede usar distintas técnicas como:
·
Contador de caracteres
·
Caracteres de inicio y
final con caracteres de relleno· Secuencia de bits indicadora de inicio y final, con bits de relleno
El control de flujo es necesario para no 'agobiar' al
receptor. Se realiza normalmente en la capa de transporte, también a veces en
la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentación. Suele ir unido a la
corrección de errores y no debe limitar la eficiencia del canal.
Los métodos de control de
errores son básicamente 2:
· ARQ: Posee control de flujo mediante parada y espera, o/y ventana deslizante.
Las posibles implementaciones son:
·
Parada y espera simple: Emisor envía
trama y espera una señal del receptor para enviar la siguiente o la que acaba
de enviar en caso de error.
·
Envío continuo y rechazo simple: Emisor envía continuamente tramas y el receptor las va validando. Si
encuentra una errónea, elimina todas las posteriores y pide al emisor que envíe
a partir de la trama errónea.
·
Envío continuo y rechazo selectivo: transmisión continua salvo que sólo retransmite la trama defectuosa.
La detección de errores la
realiza mediante diversos tipos de códigos del que hay que resaltar:
· Simple paridad
· Paridad cruzada (Paridad horizontal y vertical)
· Suma de verificación
La corrección de errores están basados en Código
Hamming, por repetición, verificación de
paridad cruzada, Reed-Solomon y de
goyle.
Control de flujo
El control de flujo es necesario para no saturar
al receptor de uno a
más emisores. Se realiza normalmente en la capa de transporte, también
a veces en la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentación. Suele ir
unido a la corrección de errores y no debe limitar la eficiencia del canal. El
control de flujo conlleva dos acciones importantísimas que son la detección de
errores y la corrección de errores.
La detección de
errores se utiliza para detectar errores a la hora de enviar tramas al
receptor e intentar solucionarlos. Se realiza mediante diversos tipos de
códigos del que hay que resaltar el CRC (códigos
de redundancia cíclica), simple paridad (puede ser par, números de 1´s par, o
impar) paridad cruzada (Paridad horizontal y vertical) y Suma de verificación
La corrección de
errores surge a partir de la detección para corregir errores detectados
y necesitan añadir a la información útil un número de bits redundantes bastante
superior al necesario para detectar y retransmitir. Sus técnicas son variadas.
El Código
Hamming, Repetición, que cada bit se repite
3 veces y en caso de fallo se toma el bit que más se repite; También puede
hacerse mediante verificación de paridad cruzada, Reed-Solomon y de
goyle.
También cabe destacar los protocolos HDLC que es
un control de enlace de datos a alto nivel, orientado a bit y
obedece a una ARQ de ventana deslizante o continuo. También existen protocolos
orientados a carácter.
Recuperación de fallos
Se refiere a los procedimientos para
detectar situaciones y recuperar al nivel de situaciones anómalas como la
ausencia de respuesta, recepción de tramas inválidas, etc. Las situaciones más
típicas son la pérdida de tramas, aparición de tramas duplicadas y llegada de
tramas fuera de secuencia.
Si no se tratasen correctamente estos eventos se perderá
información y se aceptarán datos erróneos como si fuesen correctos.
Generalmente se suelen utilizar contadores para limitar el número de
errores o reintentos de los procesos y procedimientos. También se pueden usar temporizadores
para establecer plazos de espera (timeout) de los sucesos.
Gestión y coordinación de la comunicación
Gestión
y coordinación.
La gestión atiende a 2 tipos:
·
El primero de ellos es
un sistema centralizado donde existe una máquina maestra y varias esclavas.
Estas conexiones se pueden realizar punto a punto o multipunto.
·
El segundo de ellos es
el distribuido, donde no existe máquina maestra y todas compiten por el control
del sistema de comunicación.
La coordinación se puede realizar mediante selección o
contienda:
·
La selección se puede
implementar mediante sondeo/selección, donde el maestro recoge un mensaje de
una secundaria y se la entrega a quien seleccione. También es posible asignando
un testigo a una máquina que es la que puede emitir mensajes/tramas. Son típicas
las configuraciones Token Ring y Token Bus.
·
La contienda se basa en
que cada ordenador emite su trama/mensaje cuando le apetece. Todos los
componentes de la red son tanto emisores como receptores. Son típicos los
sistemas ALOHA y CSMA/CD. Hay que tener cuidado con las colisiones.
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