MODULO 4: ENLACE DE DATOS

 

 INTRODUCCIÓN

En este Módulo se estudian principios de diseño de la segunda capa del modelo OSI, la capa de enlace de datos. Estos principios de diseño están enfocados en lograr una comunicación fiable y eficiente de unidades completas de información llamadas tramas, en vez de los bits individuales como en la capa física entre dos máquinas adyacentes que pueden estar conectadas por medio de un cable de par trenzado o un canal inalámbrico y que permite la entrega de los bits en el mismo orden en el que se enviaron.

Control de enlace de datos

La capa de Enlace de datos provee la transmisión física de los datos y maneja la notificación de errores, la topología de red y el control de flujo. Es decir, que la capa de enlace de datos asegura que los mensajes son entregados al dispositivo correcto en la red, utilizando direcciones de hardware y transforma los mensajes (paquetes) 

Propósito de la capa de enlace de datos:

Para que los paquetes de capa de red sean transportados desde el host origen al host destino deben recorrer diferentes redes físicas. Estas redes físicas pueden componerse de diferentes tipos de medios físicos, tales como alambres de cobre, microondas, fibras ópticas y enlaces satelitales. 

La capa de enlace de datos proporciona un medio para intercambiar datos a través de medios locales comunes y realiza dos servicios básicos:

✓ Permite a las capas superiores acceder a los medios usando técnicas, como tramas.

✓ Controla cómo los datos se ubican en los medios y son recibidos desde los medios usando técnicas como control de acceso a los medios y detección de errores.

Términos asociados con la capa de enlace de datos:

Como con cada una de las capas OSI, existen términos específicos para esta capa:

Nodo

La notación de la capa 2 para dispositivos de red conectados a un medio común.

Medios/medio

Los medios físicos para la transferencia de información entre dos nodos.

Red (física)

Dos o más nodos conectados a un medio común. La capa de enlace de datos es responsable del intercambio de tramas entre nodos a través de los medios de una red física.

Trama

El PDU (Protocol data unit, protocolo de unidad de datos) de la capa de enlace de datos.

Transmisión en la capa de enlace de datos:

La Capa de Enlace de Datos o capa 2 del modelo OSI, actúa como intermediaria entre la capa de red y la capa física, codificando las tramas recibidas desde la capa de red para su transmisión desde la capa física, controlando el acceso al medio y los posibles errores en la transmisión.  La capa de enlace de datos existe como una capa de conexión entre los procesos de software de las capas por encima de ella y la capa física debajo de ella. Como tal, prepara los paquetes de capa de red para la transmisión a través de alguna forma de medio, ya sea cobre, fibra o entornos /medios inalámbricos.

Diversos protocolos intervienen en la transmisión de los datos. Cisco Academy

La trama en la capa de enlace de datos

La descripción de una trama es un elemento clave de cada protocolo de capa de enlace de datos. 

Los protocolos de capa de enlace de datos requieren información de control para permitir que los protocolos funcionen. La información de control puede indicar:

• ¿Qué nodos están en comunicación con otros?
• ¿Cuándo comienza y cuándo termina la comunicación entre nodos individuales?
• ¿Qué errores se producen mientras los nodos se comunican?
• ¿Qué nodos se comunicarán luego

A diferencia de otros PDU que han sido analizados en este curso, la trama de la capa de enlace de datos incluye:

• Datos: el paquete desde la Capa de red.
• Encabezado: contiene información de control como direccionamiento y está ubicado al comienzo del PDU.
• Tráiler: contiene información de control agregada al final del PDU.

Subcapas de la capa de enlace de datos:

La capa de enlace de datos se divide en dos subcapas:

Control de enlace lógico (LLC; logical link control): se trata de la subcapa superior, que define los procesos de software que proporcionan servicios a los protocolos de capa de red. El LLC coloca en la trama información que identifica qué protocolo de capa de red se utiliza para la trama.

Control de acceso al medio (MAC, media access control): se trata de la subcapa inferior, que define los procesos de acceso al medio que realiza el hardware. Proporciona el direccionamiento de la capa de enlace de datos y la  delimitación de los datos de acuerdo con los requisitos de señalización física del medio y con el tipo de protocolo de capa de enlace de datos en uso.

Control de flujo

Es muy posible que el transmisor genere tramas a mayor velocidad que las puede procesar el receptor, si no se controla se corre el riesgo de saturar el receptor. Por lo que es necesario entonces generar un mecanismo que sea capaz de frenar al transmisor, el cual está basado en una realimentación al transmisor sobre el estado del receptor, de manera que el transmisor puede enterarse si el receptor es capaz de mantener el ritmo

Métodos para el control de flujo:

Para evitar esta situación, por lo general, se utilizan dos métodos:

Control de flujo basado en retroalimentación. El receptor regresa información al emisor para autorizarle que envíe más datos o por lo menos indicarle su estado. El protocolo contiene reglas bien definidas respecto al momento en que un emisor puede transmitir la siguiente trama.

Control de flujo basado en tasa. El protocolo tiene un mecanismo integrado que limita la tasa a la que el emisor puede transmitir los datos, sin recurrir a la retroalimentación por parte del receptor. Este método ofrece la posibilidad de garantizar el flujo y la capacidad para exceder dicha tasa, aunque de manera limitada.

Detección de errores

Los protocolos de la capa de enlace de datos agregan un tráiler en el extremo de cada trama. El tráiler se utiliza para determinar si la trama llegó sin errores. Este proceso se denomina detección de errores. Es diferente de la corrección de errores. La detección de errores se logra colocando un resumen lógico o matemático de los bits que comprenden la trama en el tráiler.

Trama Ethernet

Campos de las tramas para detectar errores

El campo secuencia de verificación de trama (FCS, Frame Check Sequence) se utiliza para determinar si ocurrieron errores de transmisión y recepción de la trama. La detección de errores se agrega a la capa de enlace de datos porque es ahí donde se transfieren los datos a través de los medios. Los medios son un entorno potencialmente inseguro para los datos.

Trama Ethernet. Campo secuencia de verificación de trama (FCS)

Control de errores

La subcapa de enlace lógico ofrece la posibilidad de realizar un control de errores de los datos enviados, con el objeto de asegurar que los datos transmitidos y luego enviados a niveles superiores (nivel de red) estén libres de errores:

•   Sin alteraciones en las secuencias de los bits
•   En el orden correcto de las tramas
•   Sin duplicidades

Capa de enlace de datos y el control de errores

Control de enlace de datos de alto nivel

¿Qué es HDLC?

HDLC es un grupo de protocolos de enlace de datos (capa 2) utilizados para transmitir paquetes de datos sincrónicos entre nodos punto a punto. utiliza un proceso de inserción / eliminación cero (relleno de bits) para garantizar el patrón de bits del delimitador. La trama HDLC es síncrona y, por lo tanto, depende de la capa física (Capa 1) para sincronizar la transmisión y recepción de tramas. HDLC es un protocolo desarrollado por la Organización Internacional de Normalización (ISO). Cumple con las normas ISO 3309 e ISO 4335. Se ha encontrado que se utiliza en todo el mundo.

Trama HDLC

HDLC especifica los siguientes tres tipos de estaciones para el control de enlace de datos:

• Estación primaria: Dentro de una red que usa HDLC como protocolo de enlace de datos, si se usa una configuración en la que hay una estación primaria, se usa como la estación de control en el enlace.

 Estación secundaria: Si el protocolo de enlace de datos que se usa es HDLC, y hay una estación primaria presente, una estación secundaria también debe estar presente en el enlace de datos. La estación secundaria está bajo el control de la estación primaria.

 Estación combinada: Una estación combinada es una combinación de una estación primaria y una secundaria. En el enlace, todas las estaciones combinadas pueden enviar y recibir comandos y respuestas sin ningún permiso de ninguna otra estación en el enlace