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La capa de enlace de

datos

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Objetivos

Mtodos para lograr una comunicacin confabley efciente entre dos mquinas adyacentes en lacapa de enlace de datos.

Las dos mquinas estn conectadas por un canalde comunicaciones que acta conceptualmentecomo un Medio de Transmisin los bits se entregan con eactitud en el mismo orden

en que !ueron enviados

La mquina A pone los bits en el Medio deTransmisin y la mquina B simplemente lostoma.

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"unciones capa enlace

#uministrar servicios a la capa dered.

Trans!erencia de datos de la capa

de red en la mquina de origen ala capa de red en la mquinadestino.

1

7

6

5

4

3

2

1

7

6

5

4

3

2

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#ervicios

Los servicios reales o!recidos puedenvariar de sistema en sistema

Tres posibles servicios que se puedenproporcionar son$ #ervicio sin acuse sin conein

#ervicio con acuse sin conein

#ervicio con acuse orientado a laconein

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#erv. sin acuse ni conein

La mquina de origen env%a tramasindependientes a la mquina destino sinpedir que sta los recono&ca o acuse surecibo.

'o se estable conein #i se pierde una trama no se intenta

recuperarla (en la capa de enlace de datos)

*propiada cuando la tasa de errores es baja

la recuperacin se deja a capas ms altas *propiada trfco en tiempo real$ p.e. vo&

la llegada retrasada de datos es peor que loserrores de datos

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#erv. con acuse sinconein

'o se usan coneiones+ pero cada tramaenviada es reconocida individualmente

,l transmisor sabe si la trama -a llegado o no

#i no -a llega en un tiempo especifcado+

( timeout) puede enviarse nuevamente #ervicio til en canales inestables+ como los

sistemas inalmbricos

/roporcionar acuses de recibo en la capaenlace datos es una optimi&acin+ nunca un

requisito otras capas se pueden ocupar de ello

problema$ mensaje puede tardar muc-o en llegar

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#erv. con acuse y conein

,s el servicio ms elaborado Las mquinas de origen y destino

establecen una conein antes de trans!erirlos datos.

0ada marco enviado a travs de la coneinest numerado y la capa garanti&a quecada trama llegar a su destino.

#e garanti&a que cada trama ser recibida

eactamente una ve& y que todas lastramas son recibidas en el orden adecuado. sin conein se puede perder un acuse de recibo

y una trama puede recibirse muc-as veces

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"ases orientado conein

Las trans!erencias tienen tres !asesdistintas.

1a. !ase$ conein se establece -aciendo que ambos

lados inicialicen las variables y contadoresnecesarios para dar seguimiento a los tramasrecibidos y los que no.

2a. !ase$ se transmiten una o ms tramas

3a. !ase$ la conein se cierra+ liberando variables y los

recursos usados para mantener la conein

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0apa !%sica y capa enlace

0apa enlace usa servicios capa !%sica.

0apa !%sica$ acepta un 4ujo de bits en bruto e intenta

entregarlo al destino

no se garanti&a que el 4ujo esta libre deerrores

nmero bits puede ser mayor+ menor o igualal transmitido y pueden tener valores

di!erentes 0apa enlace$

debe detectar y+ de ser necesario+ corregir loserrores

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Los tramas y el entramado

0apa de enlace divide el 4ujo de bits entramas (!rames) y reali&a un clculo encada trama.

0uando la trama llega al destino+ sereali&a el clculo de nuevo.

#i el resultado de los clculos esdistinto la capa de enlace sabe que

ocurri un error y toma las medidaspara manejarlo p.e. descarta la trama errnea y pide que

se retransmita

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50mo se crea la trama6

'o es tarea !cil. 7na !orma es introducir intervalos de

tiempo entre las tramas+ a semejan&ade los espacios entre palabras en unteto.

/roblema$ redes o!recen poca garant%a sobre la

tempori&acin es posible que estos intervalos sean

eliminados o que puedan introducirse otrosintervalos durante la transmisin

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/rincipales metodos creacintramas

0onteo de caracteres.

0aracteres de inicio y de fn+ con

relleno de caracteres. 8ndicadores de inicio y fn+ con

relleno de bits.

9iolaciones de codifcacin de lacapa !%sica.

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0onteo caracteres

7sa un campo del encabe&ado paraespecifcar el nmero de caracteres enla trama.

,l destino lee el valor+ sabe cuntoscaracteres siguen y por tanto dndeesta el fn de la trama.

/roblema$ el valor puede alterarse por un error de

transmisin

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0aracteres iniciofn

0ada trama comien&a con la secuenciade caracteres *#088$ :L, #T; y terminacon la secuencia :L, ,T;.

:e esta !orma+ si el destino llega a perder

la pista de los l%mites de la trama$ debe buscar los caracteres$ :L, #T; o :L,

,T; para determinarlos

/roblema$ es posible que los caracteres

correspondientes a :L, #T; o :L, ,T; estndentro de los datos.

DLE es Data Link Escape, STX es Start o

Te!t y ETX End o Te!t

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,jemplo caracteres

DLE STX A DLE ETX

DLE STX A DLE ETXDLE DLE

DLE

DLE STX A DLE ETXDLE

DLE de re!!eno

Datos enviados por la capa de red

Datos despus del relleno de caracteres porla capa de enlace de datos

Datos pasados a la capa de red del lado receptor

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:esventaja uso caracteres

,sta !uertemente atada a los caracteresde = bits en general y al cdigo *#088 enparticular.

*l mismo tiempo que se desarrollan lasredes surgen nuevos cdigos. las desventajas de incorporar el cdigo de

caracteres en el mecanismo deentramado>enmarcado se volvieron ms

obvias

#e necesita una tcnica que permitacaracteres de tama?o arbitrario.

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8ndicadores de inicio y fn+con relleno de bits.

/ermite que los tramas contengan unnmero arbitrario de bits y admitecdigos de caracteres con nmeroarbitrario de bits.

0ada marco comien&a y termina con unpatrn especial de bits$ @111111@llamado byte indicator.

0ada ve& que la capa del transmisorencuentra cinco unos consecutivos en losdatos automticamente inserta un bit @

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,l relleno de bits

,l relleno de bits es anlogo al relleno decaracteres.

0uando receptor ve cinco bits 1 de entradaconsecutivos. seguidos de un bit @+

automticamente borra el bit @ de relleno. ,ste relleno es transparente para la capa de

red en ambas computadoras.

#i los datos del usuario contienen el patrn

@111111@+ esta bandera se transmite como@11111@1@+ pero se almacena como@11111@.

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9entajas relleno bits

,l l%mite entre los dos tramas puedeser reconocido sin ambigAedadesmediante el patrn indidicador.

#i el receptor pierde la pista dednde esta+ todo lo que tiene que-acer es eplorar la entrada en busca

de secuencias indicadoras slo pueden ocurrir en los l%mites de los

tramas y nunca en los datos

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9iolaciones codifcacin

#lo se aplica a las redes en que lacodifcacin en el medio !%sico contienecierta redundancia.

/or ejemplo$ algunas L*' codifcan unbit de datos usando dos bits !%sicos.

'ormalmente un bit 1 es un par altobajo

un bit @ es un par bajoalto

las combinaciones altoalto y bajobajo noeisten.

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0ontrol de errores

/roporcionar al transmisorrealimentacin sobre lo que estocurriendo del otro lado de la l%nea.

T%picamente+ el protocolo eige seenv%en de regreso tramas de controlespeciales que contengan para acusespositivos o negativos de los tramas deentrada. acuse positivo$ la trama llego bien

acuse negativo$ algo !all y la trama debeenviarse de nuevo

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5B si se pierde una trama6

#i se pierde+ el emisor se quedar%aesperando eternamente el acuse.

#olucin$ uso de tempori&adores

/osibilidad de que el receptor acepte lamisma trama dos o ms veces y que lapase a la capa de red ms de una ve&.

#e asignan nmeros de secuencia a lostramas de salida+ para que el receptordistinga retransmisiones de originales.

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Manejo de errores

11001101 11011101110 1101

0

Deteccinde error

11001101

Correccin

de error

Tcnicas de deteccin y correccin de errores:

HammingHamming

Cdigos de Redundancia Cclicos (CRC)Cdigos de Redundancia Cclicos (CRC)

Message Digest (MD5)Message Digest (MD5)

RetransmisinRetransmisin

enlace punto a punto

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0ontrol de 4ujo

5Cu pasa si un transmisor quiere transmitirtramas a mayor velocidad que aquella conque puede aceptarlos el receptor6 mquina rpida env%a dato a mquina lenta

transmisor puede saturar al receptor

#olucin$ introducir control de 4ujo requiere algn mecanismo de realimentacin

transmisor puede enterarse si el receptor escapa& de manterner el ritmo

/rotocolo control 4ujo pro-ibe envio detramas -asta que el receptor lo -ayaautori&ado.

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Tcnicas control de 4ujo

Tcnicas de control de flujo: XONXO!!XONXO!!

"entanas Desli#antes"entanas Desli#antes

0001111011001101

enlace punto a punto

$entium $CX%

1010

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/rotocolos elementales

#imulador en$ -ttp$>>DDD.cs.vu.nl>East> /rotocolo simple sin restricciones

datos se transmiten slo en una direccin

tiempo procesamiento se ignora

espacio infnito de buFer

/rotocolo simple de parada y espera mismas caracter%sticas que antes

receptor puede ser ms lento transmisor env%a un marco y espera que

un acuse antes de continuar

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/rotocolos elementales

/rotocolo simple para un canalruidoso mismas caracteristicas que el anterior

canal comunicacin propenso a errores

se necesita verifcar los tramas

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,!ectuando comunicacinduple

'ecesidad de transmitir datos en ambasdirecciones

7na !orma de contar con comunicacin

duple es tener dos canales decomunicacin separados el anc-o de banda del canal de regreso se

desperdicia casi por completo

el usuario paga dos circuitos pero slo usa lacapacidad de uno

Mejor idea$ usar el mismo canal para datosen ambas direcciones

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8ncorporacin (piggybacGing)

*l llegar un marco de datos+ en lugar deenviar un inmediatamente un marco decontrol independiente$

el receptor se agunta y espera otro paquetede la capa de red

el acuse (acG) se anea al marco de datosde salida (usando campo acG delencabe&ado)

La tcnica de retardar temporalmentelos acuese para enviarlos en el siguientemarco se conoce como incorporacin

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9entajas incorporacin

Mejor aprovec-amiento del anc-o debanda disponible del canal campo acG slo ocupa unos cuantos bits

un marco aparte requerir%a de unencabe&ado+ el acuse y una suma decomprobaci

,l env%o de menos tramas implica

menos interrupciones de H-a llegadoel marcoI por lo tanto menos segmentos de buFer

en el receptor

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/roblemas incorporacin

50uanto tiempo debe esperar la capa deenlace de datos un paquete al cual incorporarel acuse6 si espera ms tiempo del que tarda en terminar el

timeout del transmisor+ el marco seraretransmitido

#olucin$ si llega rapidamente un nuevopaquete+ el acuse se incorpora a l+ de otra!orma+ sino -a llegado ningn paquete nuevo

al fnal de este periodo de tiempo+ la capa deenlace de datos manda un marco de acusesolo.

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/rotocolos ventana desli&ante

/rotocolos que permiten unasincroni&acin ante cualquiercombinacin de$ tramas alterados+

tramas perdidos

terminaciones prematuras

,isten tres tipos

protocolo ventana desli&ante de un bit protocolo que usa regresar n

protocolo usando repiticin selectiva

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/rincipio protocolos de ventanadesli&ante

0ada marco de salida contiene unnmero de secuencia con un intervaloque va de @ -asta un mimo

Mimo generalmente es 2n1 nmero secuencia cabe en n bits

La base de todos los protocolos es que+en cualquier instante+ el transmisor

mantiene un grupo de nmeros desecuencia de los tramas que tienepermitido enviar.

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Las ventanas

9entana transmisora el transmisor mantiene un grupo de

nmeros de secuencia que correspondea los tramas que tiene que enviar

9entana receptora corresponde al grupo de tramas que

tiene permitido aceptar.

Las dos ventanas no necesitan tenerlos mismos l%mites superior ein!erior+ ni siquiera el mismo tama?o

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"uncionamiento ventanas

Emisor ventana

mensa&es en'iados acusados mensa&es a en'iar

mensajes que se pueden an

enviar sin recibir acusemensajes enviados sin recibiracuse

Receptor

mensa&es reci*idos acusados mensa&es a reci*ir

mensajes que se pueden

recibir sin enviar acuse

ventana

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La numeracin de tramas

'meros ventana transmisorrepresentan tramas enviados pero anno reconocidos

0uando llega un paquete nuevo$ se le asiga el siguiente nmero mayor

la orilla superior de la ventana avan&a enuno

*l llegar un acuse de recibido$ la orilla in!erior avan&a en uno

:e esta !orma la ventana mantiene unalista de tramas no reconocidos

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,jemplo ventana transmisor

3 4 5 621

ac# 1

3 4 521

3 4 5 621

3 4 5 621

ac# 2

3 4 5 621

(a) Emisor envia dos paquetes

(b) LLega un nuevo paquete

(c) LLega acuse paquete 1

(e) Emisor envia paquete 3

(d) LLega acuse paquete 2

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,jemplos protocolos enlace

J:L0$ 0ontrol enlace datos de alto nivel basado en #:L0 protocolo de control

sincrnico de enlace de datos (#'* de 8KM)

*'#8 lo modifc y lo nombr *:00/

procedimiento avan&ado de control decomunicacin de datos

8#O lo mdifco para convertirlo en J:L0

La 008TT lo adopt para su L*/ (LinG *ccess

/rocedure+ procedimiento de acceso deenlace)

:espus la 008TT lo modi!co a L*/K

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,nlace datos en 8nternet

8nternet consiste de -osts yenruteadores y la in!raestructura decomunicacin que las conecta.

,n un organismo$ las L*' se usan parala interconein

La mayor parte de la in!raestructura

de rea etensa est constituida apartir de l%neas arrendadas punto apunto

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/unto a punto en internet

La comunicacin punto a punto se usaprincipalmente en dos situaciones.

/rimero$ organi&aciones cuentan con una o ms L*'+junto con un ruteador o router

los ruteadores se interconectan medianteuna L*' principal o bacGbone

coneiones al mundo eterior pasan a travsde uno o ms ruteadores que tienen l%neasarrendadas punto a punto a ruteadoresdistantes.

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/unto a punto en internet

#egunda situacin varias personas tienen coneiones caseras a

8nternert a travs de mdems y l%neas tele!nicas

la /0 casera llama a un proveedore de 8nternet

(8#/) que es una compa?%a que sumistraconectividad a 8nternet

Los dos situaciones requieren de unprotocolo punto a punto de enlace de datos

en la l%nea para manejo de tramas+ controlde errores y 4ujo

:os protocolos$ #L8/ y ///

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/rotocolo #L8/

,l ms viejo de los protocolos (1=)

:escrito en el

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/rotocolo ///

8,T" establecin un grupo para desarrollarun protocolo y que se volviera un estndarofcial de 8nternet

:efnido en el

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,jemplo ventana transmisor

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1621

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1621

1

ac#

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