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

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).