Enlace de datos

La capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiable deinformación a través de un circuito de transmisión de datos. El nivel de enlace (del inglés data link level) es el segundo nivel del modelo OSI. Recibe peticiones del nivel de red y utiliza los servicios del nivel fisico. El objetivo del nivel 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 este nivel), dotarles de una dirección de nivel de enlace, 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 el subnivel de acceso al medio. Dentro del grupo de normas IEEE 802, el subnivel de enlace lógico se recoge en la norma IEEE 802.2 y es común para todos los demás tipos de redes (Ethrnet o IEEE 802.3,IEEE 802.11 o Wi-Fi, IEEE 802.16 o WiMNAX, etc.); todas ellas especifican un subnivel de acceso al medio así como un nivel físico distintos. Otro tipo de protocolos de nivel de enlace serían PPP (Point to point protocol o protocolo punto a punto), HDLC (High level data link control o protocolo de enlace de alto nivel), por citar dos. En la práctica el subnivel de acceso al medio suele formar parte de la propia tarjeta de comunicaciones, mientras que el subnivel de enlace lógico estaría en el programa adaptador de la tarjeta (driver en inglés).

Tramas

En redes una trama es una unidad de envío de datos. Viene a ser el equivalente de paquete de datos o Paquete de red, en el Nivel de enlace de datos del modelo OSI. Normalmente una trama constará de cabecera, datos y cola. En la cola suele estar algún chequeo de errores. En la cabecera habrá campos de control de protocolo. La parte de datos es la que quiera transmitir en nivel de comunicación superior, típicamente el Nivel de red. Para delimitar una trama se pueden emplear cuatro métodos: 1. por conteo de caracteres: al principio de la trama se pone el número de bytes querepresentar el principio y fin de las tramas. Habitualmente se emplean STX (Start of Transmission: ASCII #2) para empezar y ETX (End of Transmission: ASCII #3) para terminar. Si se quieren transmitir datos arbitrarios se recurre a secuencias de escape para distinguir los datos de los caracteres de control. 2. por secuencias de bits: en comunicaciones orientadas a bit, se puede emplear una secuencia de bits para indicar el principio y fin de una trama. Se suele emplear el "guión", 01111110, en transmisión siempre que aparezcan cinco unos seguidos se rellena con un cero; en recepción siempre que tras cinco unos aparezca un cero se elimina. 3. por violación del nivel físico: se trata de introducir una señal, o nivel de señal, que no se corresponda ni con un uno ni con un cero. Por ejemplo si la codificación física es bipolar se puede usar el nivel de 0 voltios, o en Codificación Manchester se puede tener la señal a nivel alto o bajo durante todo el tiempo de bit (evitando la transición de niveles característica de este sistema). 1. El estandar de facto evolucionó hacia varios estándares oficiales, como son: § FR Forum (Asociación de Fabricantes): Cisco, DEC, Stratacom y Nortel. § ANSI: fuente de normativas Frame-Relay. § ITU-T también dispone de normativa técnica de la tecnología Frame-Relay LLC (LOGICAL LINK CONTROL)

La subcapa LLC provee el medio para intercambiar datos entre los usuarios LLC, proporcionando las técnicas necesarias de control de flujo y control de error.

La subcapa LCC accede a los servicios MAC de FDDI invocando las primitivas de servicio del nivel MAC:

- MA_UNITDATA.request- MA_UNITDATA.indication- MA_UNITDATA_STATUS.indication- MA_TOKEN.request

MAC (Medium Access Control)

La subcapa MAC provee los mecanismos de detección de error, de dirección, de construcción y verificación de tramas, de administración de token y de control de acceso al medio de comunicación.

Tipos de estaciones

Hay tres tipos de estaciones FDDI:

- Estaciones simples (SAS, Single-attachment station). Se conecta solo al anillo primario. En caso de alguna falla en el anillo, estas estaciones pueden quedar aisladas de la red.

- Estaciones duales (DAS, Dual-attachment station). Se conectan tanto al anillo primario como al secundario. En caso de algún error en uno de los dos anillos, las dos estaciones duales que se encuentran a cada lado del lugar donde se ha producido el fallo se encarga de restablecer el anillo.

- Concentrador. Es cualquier nodo con puertos adicionales, además de los que necesita para su conexión a la red. Un concentrador dual está conectado a los dos anillos de la red y es completamente tolerante a fallos. Un concentrador simple se utiliza para conectar estaciones simples en un árbol lógico donde un concentrador sin conexión constituye la raíz del árbol.

IEEE (leído i-e-cubo) corresponde a las siglas de Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros electricistas, ingenieros en electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática, ingenieros en biomédica, ingenieros en telecomunicación e Ingenieros en Mecatrónica. Su creación se remonta al año 1884, contando entre sus fundadores a personalidades de la talla deThomas Alva Edison, Alexander Graham Bell y Franklin Leonard Pope. En 1963 adoptó el nombre de IEEE al fusionarse asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical Engineers) y el IRE (Institute of Radio Engineers). A través de sus miembros, más de 380.000 voluntarios en 175 países, el IEEE es una autoridad líder y de máximo prestigio en las áreas técnicas derivadas de la eléctrica original: desde ingeniería computacional, tecnologías biomédica y aeroespacial, hasta las áreas de energía eléctrica, control, telecomunicaciones y electrónica de consumo, entre otras. Según el mismo IEEE, su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la integración, compartir y aplicar los avances en las tecnologías de la información, electrónica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y de los mismos profesionales. Algunos de sus estándares son:

VHDL

POSIX

IEEE 1394

IEEE 488

IEEE 802

IEEE 802.11

IEEE 754

IEEE 830

IEEE 802

Mediante sus actividades de publicación técnica, conferencias y estándares basados en consenso, el IEEE produce más del 30% de la literatura publicada en el mundo sobre ingeniería eléctrica, en computación, telecomunicaciones y tecnología de control, organiza más de 350 grandes conferencias al año en todo el mundo, y posee cerca de 900 estándares activos, con otros 700 más bajo desarrollo. IEEE 802 es un estudio de estándares perteneciente al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que actúa sobre Redes de Ordenadores, concretamente y según su propia definición sobre redes de área local (RAL, en inglés LAN) y redes de área metropolitana (MANen inglés). También se usa el nombre IEEE 802 para referirse a los estándares que proponen, y algunos de los cuales son muy conocidos:Ethernet (IEEE 802.3), o Wi-Fi (IEEE 802.11), incluso está intentando estandarizar Bluetooth en el 802.15. Se centra en definir los niveles más bajos (según el modelo de referencia OSI o sobre cualquier otro modelo), concretamente subdivide el segundo nivel, el de enlace, en dos subniveles, el de enlace lógico, recogido en 802.2, y el de acceso al medio. El resto de los estándares recogen tanto el nivel físico, como el subnivel de acceso al medio.

IEEE 802.2

IEEE 802.2 es el IEEE 802 estándar que define el control de enlace lógico (LLC), que es la parte superior de la capa enlace en las redes de area local. La subcapa LLC presenta un interfaz uniforme al usuario del servicio enlace de datos, normalmente la capa de red. Bajo la subcapa LLC esta la subcapa Media Access Control (MAC), que depende de la configuración de red usada (Ethernet, token ring, FDDI, 802.11, etc.). El estandar IEEE incluye esta subcapa que añade las etiquetas estándar de 8-bit DSAP (Destination Service Access Point) y SSAP (Source Service Access Point) a los paquetes del tipo de conexión. También hay un campo de control de 8 o 16 bits usado en funciones auxiliares como Control de flujo. Hay sitio para 64 números SAP globalmente asignados, y la IEEE no los asigna a la ligera. IP no tiene un número SAP asignado, porque solo los “estándares internacionales” pueden tener números SAP. Los protocolos que no lo son pueden usar un número SAP del espacio de SAP administrado localmente. EL Subnetwork Access Protocol (SNAP) permite valores EtherType usados para especificar el protocolo transportado encima de IEEE 802.2, y también permite a los fabricantes definir sus propios espacios de valores del protocolo.

IEEE 802.3

La primera versión fue un intento de estandarizar ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial). Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

El IEEE 802.5 es un estándar por el Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE), y define una red de área local LAN en configuración de anillo (Ring), con método de paso de testigo (Token) como control de acceso al medio. La velocidad de su estándar es de 4 ó 16 Mbps. El diseño de una red de Token Ring fue atribuido a E. E. Newhall en el año 1969. International Business Machines (IBM) publicó por primera vez su topología de Token Ring en marzo de [1982], cuando esta compañía presentó los papeles para el proyecto 802 del IEEE. IBM anunció un producto Token Ring en 1984, y en 1985 éste llegó a ser un estándar de ANSI/IEEE. Es casi idéntica y totalmente compatible con la red del token ring de IBM. De hecho, la especificación de IEEE 802.5 fue modelada después del token ring, y continúa sombreando el desarrollo del mismo. Además, el token ring de la IBM especifica una estrella, con todas las estaciones del extremo unidas a un dispositivo al que se le llama "unidad del acceso multiestación" (MSAU). En contraste, IEEE 802.5 no especifica una topología, aunque virtualmente todo el IEEE 802.5 puesto en práctica se basa en una estrella, y tampoco especifica un tipo de medios, mientras que las redes del token ring de la IBM utilizan el tamaño del campo de información de encaminamiento. El IEEE 802.5 soporta dos tipos de frames básicos: tokens y frames de comandos y de datos. El Token es una trama que circula por el anillo en su único sentido de circulación. Cuando una estación desea transmitir y el Token pasa por ella, lo toma. Éste sólo puede permanecer en su poder un tiempo determinado (10 ms). Tienen una longitud de 3 bytes y consiste en un delimitador de inicio, un byte de control de acceso y un delimitador de fin. En cuanto a los Frames de comandos y de datos pueden variar en tamaño, dependiendo del tamaño del campo de información. Los frames de datos tienen información para protocolos mayores, mientras que los frames de comandos contienen información de control.

El direccionamiento

Cuando un proceso de aplicación desea establecer una conexión con un proceso de aplicación remoto, debe especificar a cuál debe conectarse, ya sea con transporte con conexión o sin conexión. El método que se emplea es definir direcciones de transporte en las que los procesos pueden estar a la escucha de solicitudes de conexión. Se usará el término neutral TSAP (Transport Service Acces Point, punto de acceso al servicio de transporte). Los puntos terminales análogos de la capa de red se llaman NSAP(Network Service Access Point, puntos de acceso al servicio de red), como por ejemplo las direcciones IP. Unos de los esquemas que se utilizan en Unix se conoce comoprotocolo inicial de conexión. Aquí cada servidor tiene un servidor de procesos especial que actúa como apoderado (proxy) de los servidores de menor uso y escucha en un grupo de puertos al mismo tiempo, esperando una solicitud de conexión TCP. Cuando un usuario comienza por emitir una solicitud CONNECT, especificando la dirección TSAP (puerto TCP) del servicio que desea, si no hay ningún servidor esperándolos, consiguen una conexión al servidor de procesos. Trás obtener la solicitud entrante, el servidor de procesos genera el servidor solicitado permitiéndole heredar la conexión con el usuario existente. El nuevo servidor entonces hace el trabajo requerido, mientras que el proceso retorna a escuchar nuevas peticiones.