Capa de Enlace de Datos
La Capa de Enlace de Datos es la responsable del intercambio de datos entre un host cualquiera y la red a la que está conectado, permitiendo la correcta comunicación y trabajo conjunto entre las capas superiores (Red, Trasnporte y Aplicación) y el medio físico de transporte de datos.
Su principal objetivo es proporcionar una comunicación eficiente, libre de errores, entre dos máquinas adyacentes, pertenecientes a la misma red/subred. Para ello se encarga de la notificación de errores, la topología de la red y el control de flujo en la transmisión de tramas.
Cuando la conexión entre dos host es punto a punto, como en el caso de que ambos host pertenezcan a la misma red/subred, la Capa de Enlace de Datos se encarga de que los datos se envíen con seguridad a través del medio físico (Capa Física) y sin errores de transmisión. En otro tipo de conexiones no puede realizar este cometido, siendo entonces las capas superiores las encargadas del mismo.
Capa de Enlace de Datos
Por este motivo podemos afirmar que la Capa de Enlace de Datos es la encargada de la transmisión y direccionamiento de datos entre host situados en la misma red/subred, mientras que la capa de Red (Internet) es la encargada de la transmisión y direccionamiento de datos entre host situados en redes diferentes.
La Capa de Enlace de Datos proporciona sus servicios a la Capa de Red, suministrando un tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, formación y entrega ordenada de tramas y control de flujo. Por lo tanto, su principal misión es convertir el medio de transmisión en un medio libre de errores de cualquier tipo.
Principales Funciones
Establece los medios necesarios para una comunicación confiable y eficiente entre dos máquinas en red.
Agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits de los paquetes, estructurando este flujo bajo un formato predefinido llamado trama o marco, que suele ser de unos cientos de bytes. Los sucesivos marcos forman trenes de bits, que serán entregados a la Capa Física para su transmisión.
Sincroniza el envío de las tramas, transfiéndolas de una forma confiable libre de errores. Para detectar y controlar los errores se añaden bits de paridad, se usan CRC (Códigos Cíclicos Redundantes) y envío de acuses de recibo positivos y negativos, y para evitar tramas repetidas se usan números de secuencia en ellas.
Envía los paquetes de nodo a nodo, ya sea usando un circuito virtual o como datagramas.
Principales Funciones
Envía los paquetes de nodo a nodo, ya sea usando un circuito virtual o como datagramas.
Controla la congestión de la red.
Regula la velocidad de tráfico de datos.
Controla el flujo de tramas mediante protocolos que prohiben que el remitente envíe tramas sin la autorización explícita del receptor, sincronizando así su emisión y recepción.
Se encarga de la de secuencia, de enlace lógico y de acceso al medio (soportes físicos de la red).
Subcapas de Enlace de Datos
En la actual tecnología TCP/IP, el estándar más aceptado para la Capa de Enlace de Datos es el definido por la IEE, que diferencia dos subcapas independientes:
Subcapa de Enlace Logico (LLC)
Subcapa de Enlace Lógico (LLC), que permite que parte de la capa de enlace de datos funcione independientemente de las tecnologías existentes. Esta subcapa proporciona versatilidad en los servicios de los protocolos de la capa de red que está sobre ella, mientras se comunica de forma efectiva con las diversas tecnologías que están por debajo. El LLC, como subcapa, participa en el proceso de encapsulamiento.La Subcapa de Enlace Lógico transporta los datos de protocolo de la red, un paquete IP, y agrega más información de control para ayudar a entregar ese paquete IP en el destino, agregando dos componentes de direccionamiento:el Punto de Acceso al Servicio Destino (DSAP) y el Punto de Acceso al Servicio Fuente (SSAP). Luego este paquete IP reempaquetado viaja hacia la subcapa MAC para que la tecnología específica requerida le adicione datos y lo encapsule.La subcapa LLC de la Capa de Enlace de Datos administra la comunicación entre los dispositivos a través de un solo enlace a una red. LLC se define en la especificación IEEE 802.2 y soporta tanto servicios orientados a conexión como servicios no orientados a conexión, utilizados por los protocolos de las capas superiores. IEEE 802.2 define una serie de campos en las tramas de la capa de enlace de datos que permiten que múltiples protocolos de las capas superiores compartan un solo enlace de datos físico.
Subcapa de Control de acceso al medio (MAC)
Subcapa de Control de acceso al medio (MAC), que se refiere a los protocolos que sigue el host para acceder a los medios físicos, fijando así cuál de los computadores transmitirá datos binarios en un grupo en el que todos los computadores están intentando transmitir al mismo tiempo.
Control de acceso al medio
Una red es un entorno en el que diferentes host y dispositivos comparten un medio de transmisión común. Es necesario por ello establecer técnicas que permitan definir qué host está autorizado para transmitir por el medio común en cada momento. Esto se consigue por medio de una serie de protocolos conocidos con el nombre de Control de Acceso al Medio (protocolos MAC).
Según la forma de acceso al medio, los protocolos MAC pueden ser:
Determinísticos: en los que cada host espera su turno para transmitir. Un ejemplo de este tipo de protocolos determinísticos es Token Ring, en el que por la red circula una especie de paquete especial de datos, denominado token, que da derecho al host que lo posée a transmitir datos, mientras que los demás deben esperar a que quede el token libre.
No determinísticos: que se basan en el sistema de "escuchar y transmitir". Un ejemplo de este tipo de protocolos es el usado en las LAN Ethernet, en las que cada host "escucha" el medio para ver cuando no hay ningún host transmitiendo, momento en el que transmite sus datos.
Tarjetas de red
Para realizar todas estas funciones, la Capa de Enlace de Datos se basa en un componente físico fundamental, la tarteja de red.
Tarjetas de red.-
El componente físico fundamental de esta capa es la trajeta de red, también denominada NIC, situada normalmente en un PC en la parte trasera del mismo, encontrándose conectada al medio de transmisión mediante conectores Jack RJ-45.
Tarjetas de red
Cada tarjeta de red posée un número identificador único, grabado en la memoria ROM de la misma por el fabricante, que se denomina dirección física o dirección de Control de Acceso al Medio, MAC , que identifica de forma unívoca al ordenador que la posée. Cuando se arranca una máquina, la dirección MAC se copia en la memoria RAM, para tenerla siempre a mano.
La dirección física está formada por 32 bits, que se representan por medio de 6 bytes hexadecimales, del tipo 00-00-0D-1A-12-35, de los cuales los 3 primeros (24 bits), denominados Identificador Organicional Unico (UOI) son asignados al fabricante concreto, y los 3 últimos (24 bits) los asigna éste secuencialmente.
No existen dos tarjetas de red con la misma dirección MAC, por lo que la misma se puede usar (y así se hace) para identificar en una red a la máquina en la que está instalada.
Tarjetas de red
El grán problema de estas direcciones es que están conformadas como un sistema de direccionamiento plano, sin ninguna jerarquía, por lo que la tarjeta de número 00-00-0D-1A-12-35 no nos dice nada ni de la red en la que se encuentra la máquina que la tiene instalada, ni tiene relación alguna con la ubicación de la máquina de número de tarjeta 00-00-0D-1A-12-36. Digamos que es un sistema de identificación análogo al del D.N.I. español, en el que el número del mismo no dice nada de la persona poseedora del documento.
Creación de tramas
Una vez que los datos procedentes de las capas superiores son enpaquetados en datagramas en la Capa de Red son transferidos a la Capa de Enlace de Datos para su transmisión al medio físico.
Para que estos datos se puedan enviar de forma correcta hasta el destinatario de los mismos hay que darles un formato adecuado para su transmisión por los medios físicos, incluyéndoles además algún mecanismo de identificación de ambos host (emisor y receptor) para que la transferencia quede perfectamente identificada. Esto lo consigue la Capa de Enlace de Datos disponiendo los datagramas en forma de tramas.
Creación de Tramas
Una trama está formada por un campo central de datos, en el que se coloca cada datagrama recibido de la Capa de Red, y otra serie de campos con utilidad variada. En general, el aspecto de una trama es el que sigue:
(Gp:) inicio de trama
(Gp:) dirección
(Gp:) longitud/tipo
(Gp:) datos
(Gp:) FCS
(Gp:) fin de trama
Creación de Tramas
Campo de inicio de trama: secuencia de bytes de inicio y señalización, que indica a las demás máquinas en red que lo que viene a continuación es una trama.
Campo de dirección: secuencia de 12 bytes que contiene información para el direccionamiento físico de la trama, como la dirección MAC del host emisor y la dirección MAC del host destinatario de la trama.
Campo longitud/tipo: en algunas tecnologías de red existe un campo longitud, que especifica la longitud exacta de la trama, mientras que en otros casos aquí va un campo tipo, que indica qué protocolo de las capas superiores es el que realiza la petición de envío de los datos. También existen tecnologías de red que no usan este campo. De existir, ocupa 2 bytes.
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