Prof. Jose Zelada Peralta
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Control de Enlace de Datos
Capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiable de información 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 u
tiliza los servicios del nivel físico. 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 (LLC) 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 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 la capa de enlace, los datos se organizan en unidades llamadas tramas. Cada trama tiene una cabecera que incluye una dirección e información de control y una cola que se usa para la detección de errores.
La cabecera de una trama de red de área local (LAN) contiene las direcciones físicas del origen y el destino de la LAN. La cabecera de una trama que se transmite por una red de área extensa (WAN) contiene un identificador de circuito en su campo de dirección.
Recuerde que un enlace es una red de área local, una línea punto a punto o alguna otra facilidad de área extensa por la que se pueden comunicar los sistemas mediante un protocolo de la capa de enlace de datos.
Gestión y Coordinación de la comunicación
La gestión atiende a 2 tipos.
El primero de ellos es un sistema centralizado donde existe una máquina maestra y varias esclavas. Estas conexiones se pueden realizar punto a punto o multipunto.
El segundo de ellos es el distribuido, donde no existe máquina maestra y todas compiten por el control del sistema de comunicación.
La coordinación se puede realizar mediante selección o contienda.
La selección se puede implementar mediante sondeo/selección, donde el maestro recoge un mensaje de una secundaria y se la entrega a quien seleccione.
También es posible asignando un testigo a una máquina que es la que puede emitir mensajes/tramas. Son típicas las configuraciones Token Ring y Token Bus.
La contienda se basa en que cada ordenador emite su trama/mensaje cuando le apetece. Todos los componentes de la red son tanto emisores como receptores. Son típicos los sistemas ALOHA y CSMA/CD. Hay que tener cuidado con las colisiones.
Protocolo HDLC
HDLC (High-Level Data Link Control) es un protocolo de comunicaciones de datos punto a punto entre dos elementos basado en el ISO 3309. Proporciona recuperación de errores en caso de pérdida de paquetes de datos, fallos de secuencia y otros. Mediante una red de conmutadores de paquetes conectados con líneas punto a punto entre ellos y con los usuarios se constituye la base de las redes de comunicaciones X25.
Este es un protocolo de propósito general, que opera a nivel de enlace de datos. Este ofrece una comunicación confiable entre el transmisor y el receptor.
Es el protocolo más importante para el enlace de datos (IS0 3309, IS0 4335). No solo porque es el más utilizado, sino porque además es la base para otros protocolos importantes de esta capa, en los que se usan formatos similares e iguales procedimientos a los que se usan en HDLC.
Características básicas del HDLC
HDLC define tres tipos de estaciones, dos configuraciones del enlace y tres modos de operación para la transferencia de los datos.
Tres tipos de estaciones son:
Estación primaria: se caracteriza porque tiene la responsabilidad de controlar el funcionamiento del enlace. Las tramas generadas por la primaria se denominan órdenes.
Estación secundaria: funciona bajo el control de la estación primaria. Las tramas generadas por la estación secundaria se denominan respuestas. La primaria establece un enlace lógico independiente para cada una de las secundarias presentes en la línea.
Estación combinada: es una mezcla entre las características de las primarias y las secundarias. Una estación de este tipo puede generar tanto órdenes como respuestas.
Dos posibles configuraciones del enlace son:
Configuración no balanceada: está formada por una estación primaria y una o más secundarias. Permite transmisión full-duplex y semi-duplex.
Configuración balanceada: consiste en dos estaciones combinadas. Permite igualmente transmisión full-duplex o semi-duplex.
Tres modos de transferencia de datos son:
Modo de respuesta normal (NRM, Normal Response Mode): se utiliza en la configuración no balanceada. La estación primaria puede iniciar la transferencia de datos a la secundaria, pero la secundaria solo puede transmitir datos usando respuestas a las órdenes emitidas por la primaria.
Modo balanceado asíncrono (ABM, Asynchronous Balanced Mode): se utiliza en la configuración balanceada. En este modo cualquier estación combinada podrá iniciar la transmisión sin necesidad de recibir permiso por parte de la otra estación combinada.
Modo de respuesta asíncrono (ARM, Asynchronous Response Mode): se utiliza en la configuración no balanceada. La estación secundaria puede iniciar la transmisión sin tener permiso explicito por parte de la primaria. La estación primaria sigue teniendo la responsabilidad del funcionamiento de la línea, incluyendo la iniciación, la recuperación de errores, y la desconexión lógica.
El NRM suele usarse en líneas con múltiples conexiones y en enlaces punto a punto, mientras que el ABM es el más utilizado de los tres modos; debido a que en ABM no se necesitan hacer sondeos, la utilización de los enlaces punto a punto con full-duplex es más eficiente con este modo. ARM solo se usa en casos muy particulares.
Estructura
HDLC usa transmisión síncrona. Todos los intercambios se realizan a través de tramas, HDLC utiliza un formato único de tramas que es válido para todos los posibles intercambios: datos e información de control.
Funcionamiento del HDLC
El funcionamiento del HDLC implica tres fases.
Primera Fase:, uno de los dos extremos inicia el enlace de datos, de tal manera que las tramas se puedan intercambiar de una forma ordenada. Durante esta fase, se pactan las opciones que se usarán en el intercambio posterior.
Segunda Fase: Después de la iniciación, los dos extremos intercambian los datos generados por los usuarios así como información de control para llevar a cabo los procedimientos de control del flujo y de errores.
Tercera Fase: Finalmente, uno de los dos extremos comunicará la finalización de la transmisión.
LINK ACCES PROCEDURE (Procedimientos de Acceso de Enlace)
Los protocolos LAP son parte de un grupo de protocolos de enlace de datos para el framing y la trasmisión de datos a través de enlaces punto a punto. LAP origina del SDLC de IBM, con el cual IBM remitió para su estandarización. El ISO desarrollo el HDLC a partir de ese protocolo.
Posteriormente, el CCITT ( ahora referido como ITU) modifico el HDLC para su uso en el estándar de rede de conmutación de paquetes X.25. Esto es llamado el protocolo LAP, pero posteriormente actualizado este y llamado LAPB (LAP balanceado)
LAPB
Las trasmisiones LAPB típicamente tienen lugar sobre enlaces físicos punto a punto.
Esto es un protocolo full dúplex, significando que cada estación puede enviar y recibir comandos y respuestas sobre canales separados para mejorar el trafico. El protocolo es orientado a bit, significando que el dato es monitoreado bit por bit.
La información bit por bit dentro de la trama LAPB define la estructura para la entrega de datos y los mensajes de comandos/respuestas entre los sistemas de comunicación.
Modifica al HDLC para que cualquiera de los dos nodos pueda iniciar la transmisión, por esto se ha denominado balanceado
LAPB es el protocolo de enlace de datos para protocolo X.25
MLP (Multilink Procedure)
MLP es una extensión de LAPB que permite para múltiples enlaces físicos, así proveyendo mayor tráfico. Como se muestra en la figura L-3a, un dispositivo que tiene múltiples enlaces LAPB implementaría MLP como un protocolo de administración de capa superior que permitiría alojar tramas para los enlaces. MLP se ve como un enlace de múltiples LAPB, tanto como un pool de enlaces para trasmitir información desde protocolos de alto nivel tanto como tramas.
Software de alto nivel no necesita ser consciente de múltiples enlaces existan. La capa MLP maneja la distribución de tramas entre los enlaces, y así da a las capas superiores completo acceso a los enlaces.
LAPM (Link Access Procedure for Modems)
Este es un protocolo de enlace de datos usado para modems con correccion de error V.32
Cuando dos LAPM módems establecen una sesión, como en la Figura L-3b, ellos trasmiten datos en tramas usando técnicas síncronas orientadas a bits. Un computador conectado aun enviando datos a los modem LAP como entradas asíncronas estándar, sin embargo el modem trasmitirá esto como tramas.
LAPD (Link Access Procedure D-Channel)
LAPD es un protocolo usado sobre el canal D del ISDN. La llamada se establece y otras señalizaciones toman lugar sobre el canal D. Las trasmisiones de datos tienen lugar sobre el canal B. LAPD es al protocolo ITU Q.921.
Es un protocolo de capa 2 del Modelo OSI, definida por UIT-T (anteriormente CCITT). Este protocolo permita transferir bloques de información a la Capa 1 (Física) utilizando un método sencillo y soportando multiplexación de diferentes conexiones.
Se diferencia del LAPB (LAP Balanceado) por su secuencia de segmentación/ensamblaje de tramas.
LAPF (Link Access Procedure for Frame-Mode Bearer Services)
LAPF esta diseñado para su uso en Frame Relay. Es similar a LAPD en su formato de tramas excepto que allí no hay ningún campo de control dentro de la trama. Asi , LAPF es utilizado para portar datos únicamente y allí no hay señalización en la capa de enlace de datos para desarrollar control de flujo y control de error. Sistemas finales desarrollan estas funciones dentro de las protocolos de capa superior.
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