República Bolivariana De Venezuela. Ministerio Del Poder Popular Para La Educación. Universidad Nacional Experimental De Los Llanos Occidentales “Ezequiel Zamora”.
UNELLEZ. Estado-Apure.
Facilitadora:
Integrantes:
Lic. Mariela Fuentes.
Montoya Solielvis. C.I: 21.004.061
Querales Yenifer. C.I: 24.755.325
Vera Mery. C.I: 23.509.637
Solorzano Arisel. C.I: 21.005.299
Marichales Maria. C.I: 24.632.503
Cadenas Rosa. C.I: 18.327.200
Sección: U TSU Informática. “
Recreo, Marzo Del 2014.
”
CAPA O NIVEL DE ENLACE DE DATOS.
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. Dentro del grupo de normas IEEE 802, la subcapa de enlace lógico se recoge en la norma IEEE 802.2 y es común para todos los demás tipos de
redes
(Ethernet o IEEE
802.3, IEEE
802.11 o Wi-Fi, IEEE
802.16 o WiMAX, etc.); todas ellas especifican un subcapa de acceso al medio así como una capa física distinta. En la práctica la subcapa de acceso al medio suele formar parte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que la subcapa de enlace lógico estaría en el programa adaptador de la tarjeta (driver en inglés).
ASPECTOS EN EL DISEÑO DE LA CAPA DE ENLACE DE DATOS DEL MODELO OSI.
El nivel de enlace se puede dividir en 2 subcapas:
LLC (Logical Link Control)
Concepto de enlace:
2 máquinas unidas por un medio de transmisión.
Establece un acceso fiable entre 2 nodos adyacentes de una red:
Inicializar o terminar el enlace.
Detección y corrección de errores.
Sincronización según sea el protocolo:
Orientado al
bit.
Orientado al
carácter.
Control de flujo.
MAC (Medium Access Control)
Cómo controlar el acceso al medio compartido (es necesario un mecanismo de arbitraje):
Acceso por contienda. Ethernet.
Acceso sin contienda: paso de testigos. Token
Ring.
Token
Bus.
PROBLEMAS EN EL DISEÑO DE LA CAPA DE ENLACE DE DATOS DEL MODELO OSI.
Control de Errores
Problema
Cómo asegurar que todas las tramas sean entregadas a la capa de red en destino, en el orden apropiado?
Solución
Proporcionar al transmisor realimentación del otro extremo.
Protocolo exige al Receptor que envíe de regreso tramas de control especiales con Acuses Positivos (Ack) ó Negativos ( Nack) de las tramas recibidas, con asignación de nº de secuencia a tramas. Mecanismos ARQ. Problema Adicional por HW
Desaparición trama completa por ráfaga de ruido.
Introducir Temporizadores en esta capa / luego de T, se retransmite la trama
Control de Flujo
Problema Tx que envía tramas a alta velocidad puede saturar al receptor. Solución Introducir Control de flujo / Tx no envíe a mayor velocidad que la que puede manejar el receptor, con alguna realimentación hacia el Tx Varios esquemas de control, que prohíben el envío de tramas hasta que receptor lo autorice.
Detección y Control de Errores
Los errores de transmisión en sistema telefónico, aún son comunes en lazos locales, y más aún en comunicaciones inalámbricas de mayor BER.
Tienden a aparecer en ráfagas, no individualmente. Existen Códigos de Corrección de Errores y Códigos de detección de errores.
Protocolo de Ventana Corrediza: Integra el control de errores y el control de flujo de manera conveniente.
Protocolo que usa Entubamiento y Repeticiones
Problema Tx debe esperar acuse antes de enviar otra trama.
Si tiempos de propagación
largos Solución Técnica de Entubamiento (Pipelining) ó de Envío Continuo / permitir que Tx envíe hasta w tramas antes de bloquearse, en lugar de una sola.
Si existen errores por canal de comunicación inestable se utilizan 2 estrategias:
Regresa n
Corresponde a VRx de tamaño 1 / receptor descarta tramas subsiguientes, sin enviar acuse por las tramas descartadas.
(Repetición No Desperdicia AB si BER es alta. Selectiva) Repetición
Corresponde a VRx>1. La capa de enlace de datos del
Selectiva
receptor
almacena
todas
las
tramas
correctas
subsiguientes a la errónea. Cuando el Tx retransmite trama mala solamente, el receptor entrega rápidamente a la capa de red tramas en secuencia, y da acuse de nº más alto (Ack 8). Puede requerir gran cantidad memoria.
( Fig.3.9.b )
Fig.3.9: (a) Efecto de un error cuando el tamaño de ventana del receptor es 1. (b)Efecto de un error cuando el tamaño ventana del receptor es grande.
PROTOCOLOS ELEMENTALES DE LA CAPA DE ENLACE DE DATOS.
El nivel de enlace recibe la SDU (Unidad de Datos del Servicio) del nivel de Red, la fragmenta, le añade información de control de protocolo (PCI) y la envía al nivel físico; también en el otro sentido, recibe los fragmentos del nivel físico y si llegan desordenadas se encarga de reordenarlos, elimina la información de control de protocolo y envía la información al nivel de Red. Los protocolos de este nivel se pueden clasificar en:
Por un lado los orientados a carácter, que tienen su información agrupada en bloques y transmiten caracteres BSC (IBM), BDCMP (ISO).
Por otro lado los orientados a bits, donde la unidad de datos es el bit. (HDCC, SDLC).
La diferencia principal entre estos dos tipos generales de protocolos reside en la unidad de transmisión. Como su propio nombre indica los protocolos orientados a carácter tienen su información agrupada en bloques y transmiten caracteres (favorecen a estructuras primarias y secundarias y no se ven las estaciones combinadas). En cambio en los protocolos orientados a bit la unidad de datos, como pareceobvio, es el bit: los mensajes se forman por una serie de bits y tendremos un bit que será el de control. Ejemplos típicos de protocolos orientados a carácter son: BSC (IBM), DDCMP (ISO) que sonestándares o BPA, TAP, SLC etc... Y de protocolos orientados a bit tenemos una gran variedadcomo son los HDLC, ADCCP, LAPB, SDLC, BDLC etc.
A continuación pasaremos a estudiar algunos de ellos.
Protocolos Orientados a Bit:
El rápido crecimiento de las aplicaciones de comunicación de datos, junto con la evolución dela tecnología que ha proporcionado ordenadores y terminales más rápidos, más potentes y más baratos, motivó la búsqueda de protocolos más eficientes que los orientados a carácter.
Estos protocolos, orientados a bit, se diseñaron para cumplir una amplia variedad derequerimientos del enlace de datos, entre los que podemos mencionar:
Adaptación a las diversas configuraciones del enlace: punto a punto, multipunto y otras, mediante líneas conmutadas o dedicadas.
Posibilidad de manejar estaciones primarias secundarias y combinadas.
Operación dúplex o semidúplex. Posibilidad de conectar terminales que trabajen en modo semidúplex y dúplex al mismo tiempo y al mismo enlace.
Posibilidad de funcionar en enlaces de gran tiempo de tránsito (enlaces por satélite) o pequeño (conexiones directas de corta distancia) y por supuesto de enlaces de alta y baja capacidad.
Además estos protocolos están pensados para satisfacer los siguientes objetivos:
Independencia de código. Los mensajes del nivel superior pueden estar constituidos por cualquier combinación de bits.
Gran eficiencia. La relación entre bits de datos transmitidos y bits de control del protocolo debe ser alta.
Elevada fiabilidad. Tanto los tramos de datos como los de control deben protegerse con métodos potentes de detección de errores.
La clave para cumplir estos requerimientos y objetivos es la utilización de una estructura de trama monoformato, con guión de apertura y cierre y campos de significado posicional.
Existe una amplia variedad de protocolos orientados a bit muy similares:
HDLC (High-level Data Link Control).Constituye una familia de protocolos
definida
por
laOrganización
Internacional
de
Normalización (ISO).
ADCCP(Advanced Data Communication Control Procedures). Desarrollado por la organización Americana de Normalización (ANSI) y conocido como Norma Federal Americana.
LAPB (Link
AccesProcedureBalanced).Subconjunto de
HDLC
adoptado por el CCITT parael nivel de enlace de la interfase X.25 de acceso a las redes públicas de conmutación de paquetes.
SDLC (Synchronous Data Link Control). De IBM, similar a un subconjunto de HDLC aunquecon variaciones adicionales.
BDLC (Burroughs Data Link Control) y UDLC (Univac Data Link Control). Utilizados porBurroughs y Univac respectivament
Protocolos Orientados a Carácter:
Los protocolos orientados a carácter se caracterizan por constar los mensajes del nivel superior de un número entero de caracteres pertenecientes a un código determinado. Se comenzaron a desarrollar protocolos de este tipo a partir de los primeros años 60 con el surgimiento de las comunicaciones de datos entre terminales conectados al ordenador por medios públicos de telecomunicación.
A pesar del más reciente desarrollo de los protocolos orientados a bit, que son más eficientes y flexibles, los protocolos orientados a carácter están muy extendidos y se usan todavía en muchos entornos.
Históricamente, los protocolos de nivel de enlace surgieron condicionados por los servicios específicos que debían proporcionar, en base a las características de las aplicaciones. De esta forma los fabricantes hicieron sus propios protocolos; diversos grupos de usuarios como bancos y líneas aéreas desarrollaron luego protocolos para cumplir sus necesidades específicas, y por último las administraciones de telecomunicación en cada país, a partir de los años 70, han desarrollado protocolos para conexión de equipos informáticos a través de sus redes de datos. Por estas razones, existe una amplia gama de protocolos no compatibles.
La Organización Internacional de Normalización (ISO), empezó a estudiar los protocolos de enlace tan pronto como surgiera (1962), preocupada por el problema de la incompatibilidad; pero el desarrollo de la norma ISO 17450 Modo Básico duró 8 años, por lo que los fabricantes se anticiparon y realizaron sus propias versiones. La amplia extensión del
desarrollado por IBM, conocido como BSC, ha dado lugar a que a veces, al hablar de los protocolos orientados a carácter, se particularice para el BSC.
Los protocolos orientados a carácter emplean determinados caracteres de control del código utilizado, para realizar las funciones de control de la comunicación. Por esto, las tramas de control están constituidas por uno o varios de estos caracteres, por lo que las estaciones se intercambian tramas de datos y caracteres de control. El código más utilizado es el ASCII o CCITT Nº5 pero también es posible utilizar el código EBCDIC o el Transcode. En estos protocolos, a la unidad de datos del protocolo se le denominaba “bloque”.
Como ejemplo de estos protocolos vamos a describir brevemente el Protocolo BSC. Podemos agrupar los caracteres de control básicos utilizados en estos protocolos en tres categorías en razón de su funcionalidad:
Para Delimitación de los Bloques:
SYN (Syncronous Idle): dos o más de estos caracteres proporcionan un medio para que el receptor adquiera y mantenga la sincronización de carácter.
SOH (Start of header): este carácter identifica el principio de una secuencia de caracteres que constituyen la cabecera de un mensaje.
STX (Start of Text): indica el principio de los datos del bloque.
ETX (End of Text): identifica el final de un bloque y el final del texto de un mensaje.
ETB (End of Transmisision Block): identifica el final de un bloque pero indica que siguen más bloques en secuencia del mismo bloque.
Para Controlar el Dialogo de las Estaciones:
EOT (End of Transmission): identifica el final de una secuencia completa de transmisión y normalmente implica la liberación del enlace.
ENQ (Enquiry): petición de repuesta de la otra estación. Se utiliza también para establecer el enlace.
ACK (Affirmative Acknowledgment): respuestaafirmativa. Confirma o valida un bloque.
NAK (NegativeAcknowledgment): respuesta de rechazo. Indica que el bloque anterior se recibió con errores.
Para la Transmisión en Modo Transparente:
DEL (Data Link Escape): utilizado para cambiar el significado de los caracteres de control que le siguen.
El control de errores en estos protocolos son los siguientes:
Simple paridad: Se añade un bit de paridad por carácter. Este procedimiento VRC permite al receptor detectar errores simples. Únicamente se emplea en la transmisión de las tramas de control.
Paridad horizontal/vertical: Se añade un bit por carácter (paridad horizontal) y un carácter final (paridad vertical) constituido por la paridad de todos los bits de todos los caracteres del bloque.
Códigos cíclicos: Se añaden dos caracteres de control por bloque, calculados por la técnica de los códigos cíclicos y utilizando como polinomio generador uno de los dos siguientes: x^16+x^15+x^2+1 x^16+x^12+x^5+1
ESPECIFICACIÓN DE PROTOCOLOS.
La capa de enlace de datos provee un tránsito confiable de los datos sobre un enlace físico de red. Diferentes especificaciones de la capa de enlace de datos definen diferentes redes y características de protocolos incluyendo lo siguiente:
Direccionamiento Físico: el direccionamiento físico (en oposición al direccionamiento de red) define como los dispositivos físicos son direccionables en la capa de enlace de datos.
Topología De Red:las especificaciones de la capa de enlace de datos también definen como es que los dispositivos físicos serán físicamente conectados (puede ser en topología bus o de anillo).
Notificación De Error:la notificación de error emite una alerta de los protocolos de las capas superiores cuando un error de transmisión ha ocurrido.
Secuenciamiento De Las Tramas: la secuenciación de las tramas de datos incluyen el reordenamiento de las tramas que fueron transmitidas fuera de secuencia.
Control De Flujo:incluye una moderación de la transmisión de datos de tal manera que el dispositivo receptor no se sobresature con más trafico que el que puede manejar a un tiempo.
Subcapas De La Capa De Enlace De Datos Por IEEE: El Instituto De Ingenieros Eléctricos Y Electrónicos (IEEE) ha subdividido la capa de enlace de datos en dos capas; la de control de enlace lógico (LLC) y la de control de acceso al medio (MAC).
Subcapa De Control De Enlace Lógico:la subcapa de control
de enlace lógico (LLC) de la capa de enlace de datos administra las comunicaciones entre dispositivos sobre un solo enlace en una red. LLC es definido en las especificaciones de IEEE 802.2 LLC soporta servicio orientado a conexión y servicio orientado a no conexión, ambos usados por los protocolos de las capas más altas.
Subcapa De Control De Acceso Al Medio (Mac):la subcapa
de control de acceso al medio (MAC) de la capa de enlace de datos administra el protocolo de acceso al medio físico de red. Las especificacionesIEEE definen las direcciones MAC, que permiten que varios dispositivos se identifiquen sin repetición, entre unos a otros en la capa de enlace de datos.
Las implementaciones más comunes en la capa de enlace de datos: se pueden catalogar como implementaciones LAN o implementaciones WAN.
Implementaciones LAN de la capa de enlace de datos más comunes son:
Ehthernet/IEEE 802.3: especificación de LAN banda base que opera a 10 Mbps antiguamente sobre cable coaxial, actualmente con cable par trenzado.
Ethernet 100Mbps (FastEhternet): tecnología LAN de alta velocidad que ofrece un alto ancho de banda a usuarios de escritorio, servidores y servidores de segmentos.
Interfaz digital distribuida de fibra (FDDI): tecnología de paso de estafeta a 100 Mbps, LAN de anillo doble que usa cable de fibra óptica.
Token Ring/IEEE 802.5: LAN de tecnología de paso de estafeta que corre a 4 o 16 Mbps sobre una topología de red.
EJEMPLOS DE PROTOCOLOS DE LA CAPA DE ENLACE DE DATOS.
Capa de Enlace de Datos en Internet
Internet consiste en hosts (máquinas individuales) + infraestructura de comunicaciones que los conecta, construida en el área amplia a partir de líneas rentadas punto a punto (PaP), que conectan a : a) Enrutadores (routers) distantes, conformando la subred de
comunicación.
b)
Conexiones conmutadas (º P a P) entre PC de usuario
casero (Host temporal) a router del ISP (Internet ServiceProvider).
Ambas requieren un protocolo P a P de enlace de datos en la línea para manejo de tramas, control de errores y otras funciones de la capa.
(SLIP y PPP).
