Fundamentos y Protocolos del Nivel de Enlace (Capa 2) en Redes de Datos

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Nivel de Enlace

El Nivel de Enlace (Capa 2) es fundamental para la transferencia fiable de datos a través de un enlace físico.

Transmisión

  • Analógica: Utiliza señales analógicas para transportar datos analógicos o digitales. Requiere el uso de amplificadores.
  • Digital: Utiliza señales analógicas o digitales para transportar datos analógicos o digitales. Requiere el uso de repetidores, lo que afecta la distancia y la capacidad.

Multiplexación

  • FDM (Frequency Division Multiplexing): Basada en la división del ancho de banda.
  • TDM Síncrona (Time Division Multiplexing): Requiere que la velocidad del medio sea mayor que la velocidad de las señales individuales.
  • TDM Estadística: La velocidad de la línea multiplexada es menor que la suma de las velocidades de los dispositivos conectados.

Conmutación

  • Circuitos: Establece un camino físico dedicado. Los paquetes llegan ordenados.
  • Paquetes:
    • Circuitos Virtuales (CV): Utilizan un camino no dedicado, pero mantienen el orden.
    • Datagramas: No establecen una ruta fija. Los paquetes pueden llegar desordenados.

Funciones

  • MAC (Media Access Control): Se encarga del direccionamiento físico.
  • LLC (Logical Link Control): Se encarga de la sincronización, la delimitación, el control de errores y el control de enlace.

Servicios

  • Sin conexión ni ACK (Acuse de Recibo).
  • Sin conexión pero con ACK.
  • Orientado a conexión.

Control de Flujo

  • Parada y Espera (Stop and Wait): El emisor envía una trama y espera el ACK antes de enviar la siguiente.
  • Ventana Deslizante (Sliding Window): Permite el envío de múltiples tramas (de tamaño W) antes de requerir un ACK.
    • En rechazo selectivo, $W_{max}=2^{k-1}$.
    • En vuelta atrás N, $W_{max}=(2^k)-1$.
  • Superposición (Pipelining): Utiliza la comunicación full-duplex, donde el nivel de enlace del receptor confirma las tramas mientras se reciben otras.

Control de Errores

  • Corrección de Errores por Anticipado (FEC - Forward Error Correction): Utiliza códigos como Hamming o paridad para corregir errores sin retransmisión.
  • Corrección de Errores Hacia Atrás (ARQ - Automatic Repeat Request): Implica la retransmisión de tramas perdidas o dañadas.
    • Rechazo No Selectivo (Vuelta Atrás N): La capa de enlace rechaza todas las tramas posteriores a la dañada, lo que desperdicia ancho de banda.
    • Rechazo Selectivo: La capa de enlace almacena las tramas correctas posteriores a la dañada, lo que requiere mayor capacidad de almacenamiento.

Protocolos

Protocolos Orientados a Carácter

Son protocolos antiguos que utilizan caracteres de control. La técnica de inserción (stuffing) permite que los caracteres de control formen parte del área de datos.

Protocolos Orientados a Bit

Son protocolos modernos. La inserción de bits permite que la secuencia de bits de control pertenezca al campo de datos.

HDLC (High-Level Data Link Control)

Define tramas que pueden ser comandos o respuestas.

  • Modos de Operación:
    • Modo de Respuesta Normal (NRM).
    • Modo de Respuesta Asíncrono (ARM).
    • Modo Balanceado Asíncrono (ABM).
  • Tipos de Tramas:
    • Información (I): Transporta datos y el ACK. Son tramas numeradas.
    • Supervisión (S): Se utilizan para el control de errores y flujo.
    • No Numeradas (U): Se utilizan para el control de enlace.
  • Fases:
    1. Establecimiento del enlace (SABM o UA).
    2. Transferencia de datos (RR, RNR, REJ o SREJ).
    3. Liberación del enlace (DISC o UA).
  • Control de Flujo en HDLC:
    • V(S): Número de la trama a transmitir. Al enviarla, se actualiza a N(S).
    • V(R): Número de la trama que se espera recibir. Si N(S) es igual a V(R), la trama es aceptada.

Otros Protocolos de Enlace

  • Protocolo Punto a Punto (PPP): Encapsula tramas HDLC para transportar tráfico IP.
  • LAPB (Link Access Procedure, Balanced): Subconjunto de HDLC que opera en modo ABM.
  • LAPD (Link Access Procedure on the D-channel): Control de enlace de datos utilizado sobre el canal D de RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

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