Capitulo 7 capa de enlace de datos

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La capa de enlace de datos proporciona un medio para
intercambiar datos a través de medios locales comunes
La capa de enlace de datos 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.
CAPA DE ENLACE DE DATOS:
ACCESO AL MEDIO
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Como con cada una de las capas OSI,
existen términos específicos para esta
capa:
TRAMA:
El PDU de la capa de enlace de datos.
NODO:
La notación para dispositivos de red
conectados a un medio común.
MEDIOS FISICOS:
Los medios físicos para la transferencia
de información entre dos nodos.
RED FISICA:
Dos o más nodos conectados a un
medio común.
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ACCESO AL MEDIO DE LA CAPA
SUPERIOR
Cada enlace entre dispositivos utiliza
un medio diferente.
Entre la PC y el router puede haber un
enlace Ethernet.
Los routers están conectados a través
de un enlace satelital y la computadora
portátil está conectada a través de un
enlace inalámbrico al último router.
En este ejemplo, como un paquete IP
viaja desde la PC hasta la computadora
portátil, será encapsulado en la trama
Ethernet, desencapsulado, procesado y
luego encapsulado en una nueva trama
de enlace de datos para cruzar el
enlace satelital.
Para el enlace final, el paquete utilizará
una trama de enlace de datos
inalámbrica desde el router a la
computadora portátil.
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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
CREACION DE UNA TRAMA
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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
TRAILER:
Contiene información de
control agregada al final del
PDU
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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 o medios
inalámbricos.
En muchos casos, la Capa de enlace de datos está incorporada en una
entidad física como tarjeta de interfaz de red (NIC) de Ethernet, que se
inserta dentro del bus del sistema de una computadora y hace la conexión
entre los procesos
de software que se ejecutan en la computadora y los medios físicos.
Sin embargo, la NIC no es solamente una entidad física. El software
asociado con la NIC permite que la NIC realice sus funciones de
intermediara preparando los datos para la transmisión y codificando los
datos como señales que deben enviarse sobre los medios asociados.
CONEXIÓN DE SERVICIOS DE CAPA
SUPERIOR A LOS MEDIOS
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SUBCAPA 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.
Separar la capa de enlace de datos en subcapas permite a un tipo de
trama definida por la capa superior acceder a diferentes tipos de
medios definidos por la capa inferior. Tal es el caso en muchas
tecnologías LAN, incluida Ethernet.
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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 está siendo utilizado por 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 al medio (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.
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Las organizaciones de ingeniería que definen estándares
y protocolos abiertos que se aplican a la capa de enlace
de datos incluyen:
• Organización Internacional para la Estandarización
(ISO)
• Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
(IEEE)
• Instituto Nacional Estadounidense de Estándares
(ANSI)
• Unión Internacional deTelecomunicaciones (ITU)
LOS ESTANDARES: CAPA DE ENLACE DE
DATOS
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Algunas topologías de la red comparten un medio común con
varios nodos. En cualquier momento puede haber una cantidad de
dispositivos que intentan enviar y recibir datos utilizando los
medios de red. Hay reglas que rigen cómo esos dispositivos
comparten los medios.
Hay dos métodos básicos de control de acceso para medios
compartidos:
Controlado: cada nodo tiene su propio tiempo para utilizar el
medio
Con base en la contención: todos los nodos compiten por el uso
del medio
CONTROL DE ACCESO AL MEDIO
PARA MEDIOS COMPARTIDOS
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Acceso controlado
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Acceso por contención
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Los protocolos de control de acceso para medios no
compartidos requieren poco o ningún control antes de
colocar tramas en los medios.
Estos protocolos tienen reglas y procedimientos más
simples para el control de acceso al medio. Tal es el caso de
las topologías punto a punto.
En conexiones punto a punto, la capa de enlace de datos
tiene que considerar si la comunicación es half-duplex o
full-duplex.
CONTROL DE ACCESO AL MEDIO
PARA MEDIOS NO COMPARTIDOS
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Es una comunicación que permite la recepción y
transmisión en forma simultanea.
Es decir, 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.
FULL-DUPLEX
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Es una comunicación que solo permite que
una estación reciba mientras la otra transmite.
Es decir, en la comunicación half-duplex
pueden transmitir y recibir en los medios,
pero no pueden hacerlo simultáneamente.
HALF- DUPLEX
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La topología de una red es la configuración o
relación de los dispositivos de red y de las
interconexiones entre ellos. Las topologías de red
pueden verse en el nivel físico y en el nivel lógico.
LA TOPOLOGÍA FÍSICA es una
configuración de nodos y las conexiones físicas
entre ellos. La representación de cómo se usan
los medios para interconectar los dispositivos es
la topología física
COMPARACION ENTRE LA
TOPOLOGIA FISICAY LOGICA
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UNA TOPOLOGÍA LÓGICA es la forma en que
una red transfiere tramas de un nodo al siguiente. Esta
configuración consiste en conexiones virtuales entre
los nodos de una red independiente de su distribución
física. Los protocolos de capa de enlace de datos
definen estas rutas de señales lógicas.
Las topologías lógica y física generalmente utilizadas en
redes son:
Punto a Punto
Acceso múltiple
Anillo
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Una topología punto a punto conecta dos nodos
directamente entre sí. En redes de datos con
topologías punto a punto, el protocolo de control
de acceso al medio puede ser muy simple.
Todas las tramas en los medios sólo pueden viajar
a los dos nodos o desde éstos. El nodo en un
extremo coloca las tramas en los medios y el
nodo en el otro extremo las saca de los medios
del circuito punto a punto.
TECNOLOGIA PUNTO A PUNTO
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En las redes punto a punto, si los datos sólo pueden circular
en una dirección a la vez, está funcionando como un enlace
half-duplex. Si los datos pueden circular exitosamente a lo
largo del enlace desde cada nodo simultáneamente, es un
enlace full-duplex.
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Una topología lógica de acceso múltiple permite a
una cantidad de nodos comunicarse con los
mismos medios compartidos.
Los datos desde un sólo nodo pueden colocarse
en el medio en cualquier momento.
Cada nodo ve todas las tramas que se encuentran
en el medio, pero solamente el nodo al cual se
dirige la trama procesa sus contenidos.
TECNOLOGIA DE ACCESO MULTIPLE
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Para este tipo de topología lógica se
encuentran disponibles varias técnicas de
control de acceso a los medios.
El protocolo de capa de enlace de datos
especifica el método de control de acceso al
medio que proporcionará el balance apropiado
entre el control de trama, la protección de
trama y la sobrecarga de red.
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En una topología lógica de anillo, cada nodo recibe
eventualmente una trama. Si la trama no está
direccionada al nodo, el nodo pasa la trama al nodo
siguiente. Esto permite que un anillo utilice una técnica
de control de acceso a los medios controlado que se
denomina paso de tokens.
Los nodos en una topología lógica de anillo retiran la
trama del anillo, examinan la dirección y la envían si no
está dirigida para ese nodo. En un anillo, todos los
nodos alrededor del mismo entre el nodo de origen y
de destino examinan la trama.
TOPOLOGIA ANILLO
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El encabezado de trama contiene la información de control que especifica el
protocolo de capa de enlace de datos para la topología lógica específica y los
medios en uso.
Los campos típicos del encabezado de trama incluyen:
Campo Inicio de trama: indica el comienzo de la trama
Campos Dirección de origen y de destino: indica los nodos de origen y destino en
los medios
Campo Prioridad/Calidad de servicio: indica un tipo particular de servicio de
comunicación para el procesamiento
Campo Tipo: indica el servicio de la capa superior que se incluye en la trama
Campo Control de conexión lógica: se utiliza para establecer la conexión lógica
entre nodos
Campo Control de enlace físico: se utiliza para establecer el enlace a los medios
Campo Control de flujo: se utiliza para iniciar y detener el tráfico a través de los
medios
Campo Control de congestión: indica la congestión en los medios
TRAMADO FUNCION DEL
ENCABEZADO
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Los protocolos de 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.
La detección de errores se logra al colocar un
resumen lógico o matemático de los bits que
comprenden la trama en el tráiler.
TRAMADO: FUNCION DELTRAILER
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Secuencia de verificación de trama
El campo Secuencia de verificación de trama
(FCS) se utiliza para determinar si se
produjeron 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
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