Capitulo07 capa-de-enlace-de-datos

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    28-Jul-2015

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<p> 1. 7CAPADEENLACEDEDATOS7.0INTRODUCCINDELCAPITULO7.0.1IntroduccindelcapituloParasostenernuestrascomunicaciones,elmodeloOSIdividelasfuncionesdeunareddedatosencapas.Pararesumir:x Lacapadeaplicacinproveelainterfazalusuario.x Lacapadetransporteesresponsablededividirymanejarlascomunicacionesentrelosprocesosquefuncionanenlosdossistemasfinales.x Losprotocolosdecapaderedorganizannuestrosdatosdecomunicacinparaquepuedanviajaratravsdeinternetworksdesdeelhostquelosoriginahastaelhostdestino.Paraquelospaquetesdecapaderedseantransportadosdesdeelhostorigenalhostdestinodebenrecorrerdiferentesredesfsicas.Estasredesfsicaspuedencomponersedediferentestiposdemediosfsicos,talescomoalambresdecobre,microondas,fibraspticasyenlacessatelitales.Lospaquetesdecapasderednotienenunamaneradeaccederdirectamenteaestosdiferentesmedios.LafuncindelacapadeenlacededatosdeOSIesprepararlospaquetesdelacapaderedparasertransmitidosycontrolarelaccesoalosmediosfsicos.Estecaptulopresentalasfuncionesgeneralesdelacapadeenlacededatosydelosprotocolosasociadosconella.ObjetivosdeaprendizajeAlcompletarestecaptulo,ustedpodr:x Explicarelpapeldelosprotocolosdecapadeenlacededatosenlatransmisindedatos.x Describircmolacapadeenlacededatospreparalosdatosparatransmitirlossobrelosmediosdered.x Describirlosdiferentestiposdemtodosdecontroldeaccesoalosmedios.x Identificarvariastopologascomunesderedlgicaydescribircmolatopologalgicadeterminaelmtododecontroldeaccesoalosmediosparaesared.x Explicarelpropsitodeencapsularpaquetesentramasparafacilitarelaccesoalosmedios.x DescribirlaestructuradetramadelaCapa2eidentificarcamposgenricos.x Explicarelpapeldeloscamposclavedeencabezadodetramaytriler,loqueincluyedireccionamiento,calidaddeservicio,tipodeprotocoloysecuenciadeverificacindetrama. 2. 7.1CAPADEENLACEDEDATOS:ACCESOALMEDIO7.1.1Capadeenlacededatos:soporteyconexinaserviciosdecapasuperiorLacapadeenlacededatosproporcionaunmedioparaintercambiardatosatravsdemedioslocalescomunes.Lacapadeenlacededatosrealizadosserviciosbsicos:Permitealascapassuperioresaccederalosmediosusandotcnicas,comotramas.Controlacmolosdatosseubicanenlosmediosysonrecibidosdesdelosmediosusandotcnicascomocontroldeaccesoalosmediosydeteccindeerrores.ComoconcadaunadelascapasOSI,existentrminosespecficosparaestacapa:Trama:elPDUdelacapadeenlacededatos.Nodo:lanotacindelaCapa2paradispositivosderedconectadosaunmediocomn.Medios/medio(fsico)*:losmediosfsicosparalatransferenciadeinformacinentredosnodos.Red(fsica)**:dosomsnodosconectadosaunmediocomn.Lacapadeenlacededatosesresponsabledelintercambiodetramasentrenodosatravsdelosmediosdeunaredfsica. 3. *Esimportantecomprenderelsignificadodelaspalabrasmedioymediosenelcontextodeestecaptulo.Aqu,estaspalabrasserefierenalmaterialquerealmentetransportalassealesquerepresentanlosdatostransmitidos.Losmediossonelcabledecobre,lafibrapticafsicosoelentornoatravsdeloscualeslasealviaja.Enestecaptulo,mediosnoserefiereaprogramacindecontenidotalcomoaudio,animacin,televisinyvideo,comoseutilizaalreferirseacontenidosdigitalesymultimedia.**Unaredfsicaesdiferentedeunaredlgica.Lasredeslgicassedefinenenlacapaderedmediantelaconfiguracindelesquemadedireccionamientojerrquico.Lasredesfsicasrepresentanlainterconexindedispositivosdemedioscomunes.Algunasveces,unaredfsicatambinesllamadasegmentodered.AccesoalmediodelacapasuperiorComohemosmencionado,unmodeloderedpermitequecadacapafuncioneconunmnimointersporlospapelesdelasotrascapas.Lacapadeenlacededatosrelevaalascapassuperioresdelaresponsabilidaddecolocardatosenlaredyderecibirdatosdelared.Estacapaproporcionaserviciosparasoportarlosprocesosdecomunicacinparacadamedioporelcualsetransmitirnlosdatos.Encualquierintercambiodepaquetesdecapasdered,puedehabermuchastransicionesdemediosycapadeenlacededatos.Encadasaltoalolargodelaruta,undispositivointermediario,generalmenteunrouter,aceptalastramasdeunmedio,desencapsulalatramayluegoenvaelpaqueteaunanuevatramaapropiadaparalosmediosdetalsegmentodelaredfsica. 4. Imagineunaconversacindedatosentredoshostsdistantes,comounaPCenParsconunservidordeInternetenJapn.AunquelosdoshostspuedancomunicarseconsusProtocolosdecapaderedpar(porejemplo,IP)esprobablequenumerososProtocolosdecapadeenlacededatosseestnusandoparatransportarpaquetesIPatravsdevariostiposdeLANyWAN.Esteintercambiodepaquetesentredoshostsrequiereunadiversidaddeprotocolosquedebeexistirenlacapadeenlacededatos.Cadatransicinaunrouterpuederequerirunprotocolodecapadeenlacededatosdiferenteparaeltransporteaunmedionuevo.Observeenlafiguraquecadaenlaceentredispositivosutilizaunmediodiferente.EntrelaPCyelrouterpuedehaberunenlaceEthernet.Losroutersestnconectadosatravsdeunenlacesatelitalylacomputadoraporttilestconectadaatravsdeunenlaceinalmbricoalltimorouter.Enesteejemplo,comounpaqueteIPviajadesdelaPChastalacomputadoraporttil,serencapsuladoenlatramaEthernet,desencapsulado,procesadoyluegoencapsuladoenunanuevatramadeenlacededatosparacruzarelenlacesatelital.Paraelenlacefinal,elpaqueteutilizarunatramadeenlacededatosinalmbricadesdeelrouteralacomputadoraporttil.Lacapadeenlacededatosaslademaneraefectivalosprocesosdecomunicacinenlascapassuperioresdesdelastransicionesdemediosquepuedenproducirsedeextremoaextremo.Unpaqueteserecibedeunprotocolodecapasuperiorysedirigeaste,enestecasoIpv4oIpv6,quenonecesitasaberqumediodecomunicacinutilizar.Sinlacapadeenlacededatos,unprotocolodecapadered,talcomoIP,tendraquetomarmedidasparaconectarsecontodoslostiposdemediosquepudieranexistiralolargodelarutadeenvo.Msan,IPdeberaadaptarsecadavezquesedesarrolleunanuevatecnologaderedomedio.Esteprocesodificultaralainnovacinydesarrollodeprotocolosymediosdered.steesunmotivoclaveparausarunmtodoencapaseninterconexinderedes.Elrangodelosserviciosdelacapadeenlacededatostienequeincluirtodoslostiposdemediosactualmenteutilizadosylosmtodosparaaccederaellos.Debidoalacantidaddeserviciosdecomunicacinprovistosporlacapadeenlacededatos,esdifcilgeneralizarsupapelyproporcionarejemplosdeunconjuntodeserviciosgenricos.Poresarazn,notequecualquierprotocolodadopuedeonopuedesoportartodosestosServiciosdecapadeenlacededatos.ISO7498http://www.sigcomm.org/standards/iso_stds/OSI_MODEL/ISO_IEC_7498r1.TXTInternetworkingBasicshttp://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/introint.htm#wp1020777MTUhttp://www.tcpipguide.com/free/t_IPDatagramSizeMaximumTransmissionUnitMTUFragmentat.htm 5. 7.1.2Capadeenlacededatos:controldelatransferenciaatravsdemedioslocalesLosprotocolosdelaCapa2especificanlaencapsulacindeunpaqueteenunatramaylastcnicasparacolocarysacarelpaqueteencapsuladodecadamedio.Latcnicautilizadaparacolocarysacarlatramadelosmediossellamamtododecontroldeaccesoalmedio.Paraquelosdatossetransfieranalolargodeunacantidaddemediosdiferentes,puedequeserequierandiferentesmtodosdecontroldeaccesoalmedioduranteelcursodeunanicacomunicacin.Cadaentornoderedquelospaquetesencuentrancuandoviajandesdeunhostlocalhastaunhostremotopuedetenercaractersticasdiferentes.Porejemplo:unentornoderedpuedecomponersedemuchoshostsdisputandoelaccesoaunmediodereddeformaadhoc.Otroentornopuedecomponersedeunaconexindirectaentreslodosdispositivossobreloscualesfluyenlosdatosdemanerasecuencialcomobitsdemaneraordenada.Losmtodosdecontroldeaccesoalmediodescritosenlosprotocolosdecapadeenlacededatosdefinenlosprocesosporloscualeslosdispositivosderedpuedenaccederalosmediosderedytransmitirmarcosendiferentesentornosdered.Unnodoqueesundispositivofinalutilizaunadaptadorparahacerlaconexinalared.Porejemplo:paraconectarseaunaLAN,eldispositivousaralatarjetadeinterfazdered(NIC)paraconectarsealosmediosLAN.Eladaptadoradministralatramayelcontroldeaccesoalosmedios.Endispositivosintermediarios,talescomounrouterdondelostiposdemediospuedencambiarparacadaredconectada,seutilizandiferentesinterfacesfsicasenelrouterparaencapsularelpaqueteenlatramaapropiadayseutilizaunmtododecontroldeaccesoalosmediosadecuadoparaaccederacadaenlace.ElrouterdelafiguratieneunainterfazEthernetparaconectarsealaLANyunainterfazserialparaconectarsealaWAN.Amedidaqueelrouterprocesatramas,utilizarlosserviciosdelacapadeenlacededatospararecibirlatramadesdeunmedio,desencapsularloenlaPDUdelaCapa3,reencapsularlaPDUenunatramanuevaycolocarlatramaenelmediodelsiguienteenlacedelared. 6. 7.1.3Capadeenlacededatos:creacindeunatramaLadescripcindeunatramaesunelementoclavedecadaprotocolodecapadeenlacededatos.Losprotocolosdecapadeenlacededatosrequiereninformacindecontrolparapermitirquelosprotocolosfuncionen.Lainformacindecontrolpuedeindicar:x Qunodosestnencomunicacinconotrosx Cundocomienzaycundoterminalacomunicacinentrenodosindividualesx Querroresseproducenmientraslosnodossecomunicanx QunodossecomunicarnluegoLaCapadeenlacededatospreparaunpaqueteparatransportaratravsdelosmedioslocalesencapsulndoloconunencabezadoyuntrilerparacrearunatrama.AdiferenciadeotrosPDUquehansidoanalizadosenestecurso,latramadelacapadeenlacededatosincluye:x Datos:ElpaquetedesdelaCapaderedx Encabezado:contieneinformacindecontrolcomodireccionamientoyestubicadoalcomienzodelPDUx Triler:contieneinformacindecontrolagregadaalfinaldelPDUEstoselementosdetramaseanalizarndetalladamentemsadelanteenestecaptulo.FormateodedatosparalatransmisinCuandolosdatosviajanporlosmedios,seconviertenenunstreamdebits,oen1y0.Siunnodoestrecibiendostreamsdebitslargoscmodeterminadndecomienzayterminalatramaoqubitsrepresentanunadireccin?Eltramadorompeelstreamenagrupacionesdescifrables,conlainformacindecontrolinsertadaenelencabezadoytrilercomovaloresencamposdiferentes.Esteformatobrindaalassealesfsicasunaestructuraquepuedeserrecibidaporlosnodosydecodificadaenpaqueteseneldestino. 7. Lostiposdecampostpicosincluyen:x Camposindicadoresdecomienzoydetencin:Lmitesdecomienzoyfinalizacindelatramax Nombrarodireccionarcamposx Campotipo:EltipodePDUcontenidoenlatramax Calidad:camposdecontrolx Campodedatos:Cargadetramas(Paquetedecapadered)Camposenelextremofinaldelatramadesdeeltriler.Estoscamposseutilizanparaladeteccindeerroresymarcanelfinaldelatrama.Notodoslosprotocolosincluyentodosestoscampos.Losestndaresparaunprotocolodeenlacededatosdefinenelformatorealdelatrama.Losejemplosdeformatosdetramasseanalizarnalfinaldeestecaptulo.7.1.4Capadeenlacededatos:conexindeserviciosdecapasuperioralosmediosLacapadeenlacededatosexistecomounacapadeconexinentrelosprocesosdesoftwaredelascapasporencimadeellaylacapafsicadebajodeella.Comotal,preparalospaquetesdecapaderedparalatransmisinatravsdealgunaformademedio,yaseacobre,fibraoentornosomediosinalmbricos.Enmuchoscasos,laCapadeenlacededatosestincorporadaenunaentidadfsicacomotarjetadeinterfazdered(NIC)deEthernet,queseinsertadentrodelbusdelsistemadeunacomputadorayhacelaconexinentrelosprocesosdesoftwarequeseejecutanenlacomputadoraylosmediosfsicos.Sinembargo,laNICnoessolamenteunaentidadfsica. 8. ElsoftwareasociadoconlaNICpermitequelaNICrealicesusfuncionesdeintermediarapreparandolosdatosparalatransmisinycodificandolosdatoscomosealesquedebenenviarsesobrelosmediosasociados.SubcapasdeenlacededatosParasostenerunagranvariedaddefuncionesdered,lacapadeenlacededatosamenudosedivideendossubcapas:unasubcapasuperioryunasubcapainferior.x LasubcapasuperiordefinelosprocesosdesoftwarequeproveenserviciosalosProtocolosdecapadered.x Lasubcapainferiordefinelosprocesosdeaccesoalosmediosrealizadosporelhardware.SepararlaCapadeenlacededatosensubcapaspermiteauntipodetramadefinidaporlacapasuperioraccederadiferentestiposdemediosdefinidosporlacapainferior.TaleselcasoenmuchastecnologasLAN,incluidaEthernet.LasdossubcapascomunesdeLANson:ControldeenlacelgicoElcontroldeenlacelgico(LLC)colocainformacinenlatramaqueidentificaquprotocolodecapaderedestsiendoutilizadoporlatrama.EstainformacinpermitequevariosprotocolosdelaCapa3,talescomoIPeIPX,utilicenlamismainterfazderedylosmismosmedios.Controldeaccesoalmedio 9. Elcontroldeaccesoalmedio(MAC)proporcionaalacapadeenlacededatoseldireccionamientoyladelimitacindedatosdeacuerdoconlosrequisitosdesealizacinfsicadelmedioyaltipodeprotocolodecapadeenlacededatosenuso.7.1.5Capadeenlacededatos:EstndaresAdiferenciadelosprotocolosdelascapassuperioresdelconjuntoTCP/IP,losprotocolosdecapadeenlacededatosgeneralmentenoestndefinidosporsolicitudesdecomentarios(RFC).ApesardequeelGrupodetrabajodeingenieradeInternet(IETF)mantienelosprotocolosyserviciosfuncionalesparalasuitedeprotocolosTCP/IPenlascapassuperiores,laIETFnodefinelasfuncionesnilaoperacindeesacapadeaccesoalareddelmodelo.LacapadeaccesoderedTCP/IPeselequivalentedelascapasdeenlacededatosOSIylafsica.Estasdoscapassevernencaptulosseparadosparaunanlisismsdetallado.LosprotocolosyserviciosfuncionalesenlaCapadeenlacededatossondescriptospororganizacionesdeingeniera(comoIEEE,ANSIyITU)ycompaasencomunicaciones.Lasorganizacionesdeingenieraestablecenestndaresyprotocolospblicosyabiertos.Lascompaasdecomunicacionespuedenestableceryutilizarprotocolospropiosparaaprovecharlosnuevosavancesentecnologauoportunidadesdemercado.Losserviciosyespecificacionesdelacapadeenlacededatossedefinenmediantevariosestndaresbasadosenunavariedaddetecnologasymediosaloscualesseaplicanlosprotocolos.AlgunosdeestosestndaresintegranlosserviciosdelaCapa2ylaCapa1. 10. Lasorganizacionesdeingenieraquedefinenestndaresyprotocolosabiertosqueseaplicanalacapadeenlacededatosincluyen:x OrganizacinInternacionalparalaEstandarizacin(ISO)x InstitutodeIngenierosElctricosyElectrnicos(IEEE)x InstitutoNacionalEstadounidensedeEstndares(ANSI)x UninInternacionaldeTelecomunicaciones(ITU)Adiferenciadelosprotocolosdelacapasuperiorqueestnimplementadosprincipalmenteenelsoftwarecomoelsistemaoperativodehostoaplicacionesespecficas,losprocesosdelaCapadeenlacededatosseproducentantoenelsoftwarecomoenelhardware.Losprotocolosenestacapaseimplementandentrodelaelectrnicadelosadaptadoresderedconlosqueeldispositivoseconectaalaredfsica.Porejemplo:undispositivoqueimplementalacapadeenlacededatosenunacomputadoraseralatarjetadeinterfazdered(NIC).Enunacomputadoraporttil,seutilizacomnmenteunadaptadorPCMCIAinalmbrico.CadaunodeestosadaptadoreseselhardwarequecumpleconlosestndaresyprotocolosdelaCapa2.http://www.iso.orghttp://www.ieee.orghttp://www.ansi.orghttp://www.itu.int 11. 7.2TECNICASDECONTROLDEACCESOALMEDIO7.2.1ColocartramasenlosmediosLaregulacindelacolocacindetramasdedatosenlosmediosesconocidacomocontroldeaccesoalmedio.Entrelasdiferentesimplementacionesdelosprotocolosdelacapadeenlacededatos,haydiferentesmtodosdecontroldeaccesoalosmedios.Estastcnicasdecontroldeaccesoalmediodefinensilosnodoscompartenlosmediosydequmaneralohacen.Elcontroldeaccesoalmedioeselequivalentealasreglasdetrficoqueregulanlaentradadevehculosaunaautopista.Laausenciadeuncontroldeaccesoalmedioseraelequivalenteavehculosignorandoelrestodeltrficoeingresandoalcaminosintenerencuentaalosotrosvehculos.Sinembargo,notodosloscaminosyentradassoniguales.Eltrficopuedeingresarauncaminoconfluyendo,esperandosuturnoenunasealdeparadaorespetandoelsemforo.Unconductorsigueunconjuntodereglasdiferenteparacadatipodeentrada.Delamismamanera,haydiferentesformasderegularlacolocacindetramasenlosmedios.Losprotocolosenlacapadeenlacededatosdefinenlasreglasdeaccesoalosdiferentesmedios.Algunosmtodosdecontroldeaccesoalmedioutilizanprocesosaltamentecontroladosparaasegurarquelastramassecoloquenconseguridadenlosmedios.Estosmto...</p>

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