La capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos es la responsable de del intercambio de datos entre un host cualquiera, y la red a la que está conectado. Permitiendo una correcta comunicación entre las capas superiores (Red, Transporte y Aplicación) y el medio físico de transporte de datos. Su principal objetivo es la de proveer una comunicación segura entre dos nodos pertenecientes a una misma red o subred, para ello se encarga de la notificación de errores, de la topología de la red y el control del flujo en la transmisión de las tramas.

Si ambos nodos pertenecen a la misma red/subred (comunicación punto a punto) esta capa se encarga de que los datos se envíen con seguridad a través del medio físico y sin errores en la transmisión. 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. En la fig. 1 Se muestra como es el flujo de los datos a partir de la capa de enlace de acuerdo al modelo OSI, de manera virtual lo datos fluyen de la capa de red a la capa de enlace de datos y de ahí al la capa de enlace en el siguiente nodo, la cual los prepara para enviarlos a la capa de red. La trayectoria real incluye el paso de estos datos por la capa física del modelo.

         

Característica de enlace de dato

La tarea primordial de esta capa es la de corrección de errores. Hace que el emisor trocee la entrada de datos en tramas, las transmita en forma secuencial y procese las tramas de asentimiento devueltas por el receptor. Es esta capa la que debe reconocer los límites de las tramas. Si la trama es modificada por una ráfaga de ruido, el software de la capa de enlace de la máquina emisora debe hacer una retransmisión de la trama. Es también en esta capa donde se debe evitar que un transmisor muy rápido sature con datos a un receptor lento. En esta capa se ubican los bridges y switches. Protocolos utilizados: HDLC y LLC.

Principales funciones

Establece los medios necesarios para una comunicación confiable y eficiente entre dos máquinas en red. Define el tipo de servicio.

* 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, transfiriéndolas 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.

*  Controla la congestión de la red.

*  Regula la velocidad de tráfico de datos.

*  Controla el flujo de tramas mediante protocolos que prohíben 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).

*  Define los procedimientos para la gestión del enlace:

+  Inicio

+  Mantenimiento

+  Liberación del enlace

Subcapas de enlace de datos

             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 (MAC)

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.

Protocolos de Capa 2:

·         PPP: el protocolo PPP permite establecer una comunicación a nivel de la capa de enlace TCP/IP entre dos computadoras. Generalmente, se utiliza para establecer la conexión a Internet de un particular con su proveedor de acceso a través de un módem telefónico

·         Ethernet: define el uso de los dos niveles inferiores de la arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. Los protocolos de la rama 802.x definen la tecnología de redes de área local y redes de área metropolitana.

·         HDLC: es un estándar a nivel de enlace de datos que incluye mecanismos para la detección y corrección de errores. Se utiliza en RDSI y en X.25, aunque no se siguen sus especificaciones completas, ya que es un protocolo muy extenso

·         Frame Relay: es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos.

·         ATM: es un modo de transferencia no síncrono que se hizo popular en 1988 cuando se decidió que esta tecnología de conmutación seria la usada por las futuras redes ISDN en banda ancha. El tamaño ideal de las celdas de este protocolo fue motivo de discusión decidiendo que serían de 53 bytes, divididos en octetos.

Protocolo de Ventana Deslizante

El protocolo de ventana deslizante permite al emisor transmitir múltiples segmentos de información antes de comenzar la espera para que el receptor le confirme la recepción de los segmentos, tal confirmación se llama validación, y consiste en el envío de mensajes denominados ACK del receptor al emisor. La validación se realiza desde el receptor al emisor y contiene el número de la siguiente trama que espera recibir el receptor, o el de la última trama recibida con éxito, ACK n (siendo n el número de la trama indicada). Con esta indicación el emisor es capaz de distinguir el número de los envíos realizados con éxito, los envíos perdidos y envíos que se esperan recibir.

                          

Control de flujo

El control de flujo es necesario para no saturar al receptor de uno a más emisores. 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, simple paridad (puede ser par, números de “1” 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 tres 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.