13) Control de enlace de los datos - U1 M4

 

En esta unidad control de enlace de datos que corresponde al módulo final de la asignatura, se estudian los 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.

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:

Transmisión en la capa de enlace de datos

En cualquier intercambio de paquetes de capas de red, puede haber muchas transiciones de medios y capa de enlace de datos. En cada salto a lo largo de la ruta, un dispositivo intermediario, generalmente un router, acepta las tramas de un medio, desencapsula la trama y luego envía el paquete a una nueva trama apropiada para los medios de tal segmento de la red física.

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. 

La capa de enlace de datos prepara un paquete para transportar a través de los medios locales encapsulándolo con un encabezado y un tráiler para crear una trama.

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.

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.

Subcapas de la capa de enlace de datos

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

1. 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.

2. 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

Un problema de asignación que ocurre en todas las capas es cómo evitar que un emisor rápido inunde de datos a un receptor lento. Con frecuencia se utiliza retroalimentación del receptor al emisor. A este tema se le denomina control de flujo.

Control de errores

Una vez resuelto el problema de marcar el inicio y el fin de cada trama, el siguiente dilema es: cómo asegurar que todas las tramas realmente se entreguen en el orden apropiado a la capa de red del destino.

Suponga por un momento que el receptor puede saber si una trama que recibe contiene la información correcta o errónea. Para un servicio sin conexión ni confirmación de recepción sería ideal si el emisor siguiera enviando tramas sin importarle si llegan en forma adecuada.

Una complicación adicional surge de la posibilidad de que los problemas de hardware causen la desaparición de una trama completa (por ejemplo, por una ráfaga de ruido). En este caso, el receptor no reaccionará en absoluto, ya que no tiene razón para reaccionar. De manera similar, si se pierde la trama de confirmación de recepción, el emisor no sabrá cómo proceder. Debe quedar claro que en un protocolo en el cual el emisor envía una trama y luego espera una confirmación de recepción, positiva o negativa, éste se quedaría esperando eternamente si se perdiera por completo una trama debido a, por ejemplo, una falla de hardware o un canal de comunicación defectuoso.

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. Los datos se organizan en marcos direccionables. Este formato se ha utilizado para otros protocolos multipunto a multipunto, e inspiró el protocolo de encuadre similar a HDLC descrito en RFC 1662.

HDLC 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. Se ha implementado ampliamente porque admite líneas de comunicación semidúplex y dúplex completo, redes punto a punto (punto a punto) y multipunto.

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. Tiene la responsabilidad de controlar todas las otras estaciones en el enlace (generalmente estaciones secundarias).

• 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. No tiene capacidad ni responsabilidad directa para controlar el enlace. Solo se activa cuando lo solicita la estación principal.

• 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.