Jose manosalva capa enlace
- 1. Instituto universitario Politécnico Santiago Mariño CAPA DE ENLACE DE DATOS Ponente: Manosalva José Enero, 2013
- 2. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING 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: 1. Qué nodos están en comunicación entre sí Información de control que se agrega a los 2. Cuándo comienza y cuándo termina la comunicación entre nodos datos cuando estos se encapsulan para la individuales transmisión por la red 3. Qué errores se producen mientras se comunican los nodos 4. Qué nodos se comunicarán después A diferencia de otras PDU, 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 de la PDU Tráiler: contiene información de control agregada al final de la PDU 2
- 3. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING Formateo de datos para la transmisión Cuando los datos viajan por los medios, se convierten en un stream de bits o en números 1 y 0. Si un nodo está recibiendo streams de bits largos ¿cómo determina dónde comienza y termina la trama o qué bits representan una dirección? El tramado rompe el stream en agrupaciones descifrables, con la información de control insertada en el encabezado y el tráiler como valores en campos diferentes. Este formato brinda a las señales físicas una estructura que pueden recibir los nodos y que se puede decodificar en paquetes en el destino. Los tipos de campos comunes incluyen: Campos indicadores de arranque y detención: los límites de comienzo y finalización de la trama Nombrar o direccionar campos Campo Tipo: el tipo de PDU que contiene la trama Control: servicios de control de flujo Un campo de datos: el contenido de las tramas (paquete de capa de red) 3
- 4. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING 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 de 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 o medios inalámbricos. En muchos casos, la capa de enlace de datos está incorporada como una entidad física, tal como una tarjeta de interfaz de red (NIC) de Ethernet, que se inserta dentro del bus del sistema de una computadora y realiza la conexión entre los procesos de software que se ejecutan en la computadora y en los medios físicos. Sin embargo, la NIC no es solamente una entidad física. El software asociado con la NIC permite que ésta realice sus funciones de intermediara preparando los datos para la transmisión y codificándolos como señales que se envían en los medios asociados. 4
- 5. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING Subcapas de enlace de datos Para dar soporte a una gran variedad de funciones de red, la capa de enlace de datos a menudo se divide en dos subcapas: una subcapa superior y una subcapa inferior. La subcapa superior define los procesos de software que proporcionan servicios a los protocolos de capa de red. La subcapa inferior define los procesos de acceso a los medios que realiza el hardware. Las dos subcapas comunes de LAN son: Control de enlace lógico El control de enlace lógico (LLC) coloca información en la trama que identifica qué protocolo de capa de red que está usando la trama. Esta información permite que varios protocolos de la Capa 3, tales como IP e IPX, utilicen la misma interfaz de red y los mismos medios. Control de acceso al medio El control de acceso a los medios (MAC) proporciona a la capa de enlace de datos el direccionamiento y la delimitación de datos de acuerdo con los requisitos de señalización física del medio y al tipo de protocolo de capa de enlace de datos en uso. 5
- 6. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING Los protocolos y servicios funcionales en la capa de enlace de datos son descritos por organizaciones de ingeniería (como IEEE, ANSI e ITU) y compañías de comunicaciones. Las organizaciones de ingeniería establecen estándares y protocolos públicos y abiertos. Las compañías de comunicaciones pueden establecer y utilizar protocolos propios para aprovechar los nuevos avances en tecnología o las oportunidades del mercado. Los servicios y las especificaciones de la capa de enlace de datos se definen mediante varios estándares basados en una variedad de tecnologías y medios a los cuales se aplican los protocolos. Algunos de estos estándares integran los servicios de la Capa 2 y la Capa 1. Un dispositivo que implementa la capa de enlace de datos en una computadora sería la tarjeta de interfaz de red (NIC). En una computadora portátil, se utiliza comúnmente un adaptador PCMCIA inalámbrico. Cada uno de estos adaptadores es el hardware que cumple con los estándares y protocolos de la Capa 2. 6
- 7. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING La regulación de la colocación de tramas de datos en los medios es conocida como control de acceso al medio. Entre las diferentes implementaciones de los protocolos de la capa de enlace de datos, hay diferentes métodos de control de acceso a los medios. Estas técnicas de control de acceso a los medios definen si los nodos comparten los medios y de qué manera lo hacen. Sin embargo, no todos los caminos y entradas son iguales. El tráfico puede ingresar a un camino confluyendo, esperando su turno en una señal de parada o respetando el semáforo. Un conductor sigue un conjunto de reglas diferente para cada tipo de entrada. De la misma manera, hay diferentes formas de regular la colocación de tramas en los medios. Los protocolos en la capa de enlace de datos definen las reglas de acceso a los diferentes medios. Algunos métodos de control de acceso al medio utilizan procesos altamente controlados para asegurar que las tramas se coloquen con seguridad en los medios. Estos métodos se definen mediante protocolos sofisticados que requieren mecanismos que introducen sobrecargas a la red. El método de control de acceso a los medios que se utiliza depende de: Compartir medios: definir si los nodos comparten los medios y cómo lo hacen Topología: cómo se muestra la conexión entre los nodos a la capa de enlace de datos 7
- 8. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING Acceso controlado para medios compartidos Al utilizar el método de acceso controlado, los dispositivos de red toman turnos en secuencia para acceder al medio. A este método también se le conoce como acceso programado o determinista. Si un dispositivo no necesita acceder al medio, la oportunidad de utilizar el medio pasa al siguiente dispositivo en línea. Cuando un dispositivo coloca una trama en los medios, ningún otro dispositivo puede hacerlo hasta que la trama haya llegado al destino y haya sido procesada por el destino. Aunque el acceso controlado está bien ordenado y proporciona rendimiento predecible, los métodos deterministas pueden ser ineficientes porque un dispositivo tiene que esperar su turno antes de poder utilizar el medio. Acceso por contención para medios compartidos Estos métodos por contención, también llamados no deterministas, permiten que cualquier dispositivo intente acceder al medio siempre que haya datos para enviar. Para evitar caos completo en los medios, estos métodos usan un proceso de Acceso múltiple por detección de portadora (CSMA) para detectar primero si los medios están transportando una señal. Si se detecta una señal portadora en el medio desde otro nodo, quiere decir que otro dispositivo está transmitiendo. Cuando un dispositivo está intentando transmitir y nota que el medio está ocupado, esperará e intentará después de un período de tiempo corto. Si no se detecta una señal portadora, el dispositivo transmite sus datos. Las redes Ethernet e inalámbricas utilizan control de acceso al medio por contención. Es posible que el proceso CSMA falle y que dos dispositivos transmitan al mismo tiempo. A esto se le denomina colisión de datos. Si esto ocurre, los datos enviados por ambos dispositivos se dañarán y deberán enviarse nuevamente. 8
- 9. ASPECTOS BASICOS DE NETWORKING Full Duplex y Half Duplex En conexiones punto a punto, la capa de enlace de datos tiene que considerar si la comunicación es half-duplex o full-duplex. Comunicación half-duplex quiere decir que los dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios, pero no pueden hacerlo simultáneamente. Ethernet ha establecido reglas de arbitraje para resolver conflictos que surgen de instancias donde más de una estación intenta transmitir al mismo tiempo. En la comunicación full-duplex, los dos dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios al mismo tiempo. La capa de enlace de datos supone que los medios están disponibles para transmitir para ambos nodos en cualquier momento. Por lo tanto, no hay necesidad de arbitraje de medios en la capa de enlace de datos. 9