Diseño de la Capa de Enlace: la capa de enlace tiene como objetivo proporcionar un medio de comunicación
que parezca libre de errores.
Para
ello, se implementan diversos algoritmos de detección y corrección
de errores.
Lo
anterior se debe a que los dispositivos que colocan los bits en el
medio, así como el medio mismo ocasionalmente inducen errores.
Por
otra parte, también intervienen los factores externos. La capa de enlace de datos
tiene que desempeñar varias funciones especificas:
Proporcionar una matriz de
servicio bien definida con la capa de red
Manejar los errores de
transmisión
Regular el flujo de datos para
que receptores lentos no sean saturados por emisores rápidos
Para
cumplir con estas metas, la capa de enlace toma de la capa de red los
paquetes y los encapsula en tramas
para transmitirlos. Cada trama contiene un encabezado, un campo de
carga útil para almacenar el paquete y un terminador o final
Servicios Proporcionados a la Capa de Red: La función de la capa de
enlace es suministrar servicios a la capa de red. El servicio
principal es transferir datos de la capa de red en la máquina de
origen a la capa de red en la máquina de destino. En la capa de red
de la maquina de origen hay una entidad, llamada proceso, que entrega
algunos bits a la capa de enlace de datos para transmitirlos a la
máquina de destino. El trabajo de la capa de enlace de datos es
transmitir los bits a la maquina de destino, para que puedan ser
entregados a su capa de red. La capa de enlace puede
diseñarse para ofrecer varios servicios....
Servicio
no Orientado a la Conexión sin Confirmación de Recepción: este servicio consiste en hacer
que la maquina de origen envíe tramas independientes a la máquina
de destino sin pedir que ésta confirme la recepción. No se
establece una conexión de antemano ni se libera después. Si se
pierde una trama debido al ruido en la línea, en la capa de enlace
no se realiza ningún intento por detectar la pérdida ni por
preocupar la trama.
Servicio
no Orientado a la Conexión con Confirmación de Recepción: cuando se ofrece este servicio
tampoco se utilizan conexiones lógicas, pero se confirma de manera
individual la recepción de cada trama enviada. De esta manera, el
emisor sabe si la trama ha llegado bien o no. Si no han llegado en un
tiempo especificado puede enviarse nuevamente.
Servicio Orientado a la Conexión con Confirmación de Recepción: con este servicio, las máquinas
de origen y de destino establecen una conexión antes de transferir
datos. Cada trama enviada a través de la conexión está numerada, y
la capa de enlace garantiza que cada trama enviada llegará a su
destino. Este servicio proporciona a los procesos de la capa de red
el equivalente de un flujo de bits confiable.
Cuando se utiliza este tipo de
servicio las transferencias tienen tres fases distintas:
La conexión se establece
haciendo que ambos lados inicien las variables y los contadores
necesarios para seguir la pista de las tramas que han sido recibidas
y las que no.
Se transmiten las tramas.
La conexión se cierra y
libera las variables que se utilizan para mantener la conexión y el
seguimiento de las tramas.
Entramado: a fin de proporcionar servicios
a la capa de red, la de enlace de datos debe utilizar los servicios
de la capa física. Lo que hace la capa física es aceptar un flujo
de bits puros e intenta entregarlo al destino. No se garantiza que
ese flujo de bits este libre de errores. La cantidad de bits
recibidos puede ser menor, igual o mayor a la cantidad de bits
transmitidos, y estos pueden tener diferentes valores. Es
responsabilidad de la capa de enlace de datos detectar, y de ser
necesario, corregir los errores.
El método común es que la
capa de enlace de datos divida el flujo de bits en tramas separadas y
que calcule la suma de verificación de cada trama. Cuando una trama
llega a su destino, se recalcula la suma de verificación. Si la suma
de verificación calculada es distinta de la contenida en la trama,
la capa de enlace sabe que ha ocurrido un error y toma medidas para
manejarlo.
Una manera de lograr esta
división en tramas es introducir intervalos de tiempo entre las
tramas. Sin embargo, las redes pocas veces ofrecen garantía sobre
este método, por lo que es posible que estos intervalos sean
eliminados o que puedan introducirse otros intervalos durante la
transmisión. Otros métodos de división de tramas son:
- Conteo
de Caracteres: este método se vale de un
campo en el encabezado para especificar el número de caracteres en
la trama. Cuando la capa de enlace del destino ve la cuenta de
caracteres sabe cuantos caracteres siguen y donde esta el fin de esa
trama.
- Banderas
con Relleno de Caracteres: este
método evita el problema de tener que sincronizar nuevamente después
de un error, haciendo que cada trama inicie y termine con bits
especiales. La mayoría de los protocolos utilizan un byte llamado
bandera o indicador,
como delimitador del inicio y el final de una trama. De esta manera
si el receptor pierde la sincronía, simplemente busca la bandera
para encontrar el final o inicio de la trama actual. Cuando se
utiliza este método para transmitir datos binarios, surge un
problema: se puede dar el caso con mucha facilidad de que el patrón
de bits de la bandera aparezca en los datos, lo que interferirá con
el entramado. Una forma de resolver este problema es hacer que la
capa de enlace del emisor inserte un byte de escape especial (ESC)
justo antes de cada bandera. La capa de enlace del receptor quita el
byte de escape antes de entregar los datos a la capa de red. Esta
técnica se conoce como relleno de caracteres.
- Banderas
con Relleno de Bits: a medida que se desarrollaron las redes las desventajas de incorporar
la longitud del código de caracteres en el mecanismo de entramado se
volvieron mas obvias por lo que tuvo que desarrollarse una nueva
técnica. La nueva técnica permite que las tramas de datos contengan
un número arbitrario de bits y admite código de caracteres con un
número arbitrario de bits por carácter. Cada trama inicia y termina
con un patrón especial de bits 0111110. Cada vez que la capa de
enlace del emisor encuentra 5 unos consecutivos en los datos,
automáticamente inserta un bit 0 en el flujo de bits saliente. Esto
se conoce como relleno de bits
el cual es análogo al relleno de caracteres. Cuando el receptor ve 5
bits 1 de entrada consecutivos, seguidos de un bit 0 automáticamente
extrae el bit 0 de relleno.
Control de Errores: la manera normal de asegurar la
entrega confiable de datos es proporcionar retroalimentación al
emisor sobre lo que esta ocurriendo del otro lado de la línea. Por
lo general el protocolo exige que el receptor regrese tramas de
control especiales que contengan confirmaciones de recepción
positivas o negativas de las tramas que llegan. Si el emisor recibe
una confirmación de recepción positiva de una trama, sabe que la
trama llegó correctamente. Por otra parte, una confirmación de
recepción negativa significa que algo falló y que la trama debe
transmitirse otra vez.
Un protocolo en el cual el
emisor envía una trama y luego espera una confirmación de
recepción, se quedara esperando eternamente si se pierde una trama
completa debido a una falla de hardware.
Control
de Flujo: aunque la transmisión esté libre de errores, en cierto
punto el receptor no será capaz de manejar las tramas conforme
lleguen y comenzara a perder algunas. Para evitar esta situación se
utilizan generalmente dos métodos:
Control
de flujo basado en retroalimentación: El
receptor regresa información al emisor autorizándolo por enviar
más datos o indicándole su estado.
Control
de flujo basado en tasa: El
protocolo tiene un mecanismo integrado que limita la tasa a la que
el emisor puede transmitir los datos.
