REDES DE COMPUTADORAS
TEMA: FUNCIONAMIENTO EN LA CAPA DE ENLACE DE DATOS
FACILITADOR: JOSE EFREN MARMOLEJO VALLE
ALUMNA: YURIAN ROJO MENDOZA
El nivel de enlace de datos (en inglés data link level) 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.
TRAMAS
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
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 bloque
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:
§
Identificar Trama de
datos
§
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:
§
FEC o corrección de
errores por anticipado y no tiene control de flujo.
§
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:
§
CRC (control de
redundancia cíclica)
§
Simple
paridad
§
Paridad
cruzada (Paridad horizontal y vertical)
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
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.
Servicios
La capa de
enlace de datos pude diseñarse para ofrecer varios servicios que varían
de
acuerdo al sistema tales como:
Servicio sin
acuse sin conexión
La maquina fuente envia marcos independientes a la
maquina destino sin esperar que los reconozca o acuse el recibo. No se
establece conexión de antemano ni se libera después. Si se pierde un marco por
ruido no se intenta recuperarlo en la capa de enlace de datos. Esta clase de
servicio es apropiada cuando la taza de errores es muy baja , para el trafico
en tiempo real , como la voz.
Servicio con
acuse sin conexión
Cada marco enviado es reconocido individualmente,
así el transmisor sabe si el
marco ha llegado bien o no, si no ha llegado en un
tiempo especificado, puede
enviarse de nuevo. El problema con esta estrategia
es que los mensaje tardan mucho
en pasar. Este servicio es útil en canales
inestables, como los de los sistemas
inalámbricos.
Servicio con
acuse orientado a la conexión
Las maquinas de origen y destino establecen una
conexión antes de transferir los
datos la cual se explicara a continuación.
REFERENCIAS
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