IP reference

Referencia Técnica de Redes, Protocolos, Modelo OSI, TCP/IP, y otras tecnologías.

Posts Tagged ‘Capa de enlace de datos’

Capa de enlace de datos (data link layer)

Posted by Luis R. en 2009/06/19

La capa de enlace de datos hace la transmisión física de los datos y maneja las notificaciones de error, topología de la red y control de flujo; así que se encarga de que el mensaje es entregado al dispositivo apropiado en la LAN usando direcciones de Hardware y traducirán los mensajes de la capa de red en bits para que la capa física los transmita.
La capa de enlace de datos (data link layer) usa unidades de datos llamadas frames; y se construyen con el encabezado que contiene las direcciones físicas o de hardware de destino y de origen. Esta información encapsula el mensaje original para que el viaje por la red local pueda ser exitoso.
La capa de enlace de datos se divide en dos partes:

  • La de Media Access Control (MAC), que es la que interactúa con la capa física, y que se define por los estándares 802.5 (token ring) y 802.3 (ethernet), y define como se situán los paquetes en el medio de transmisión, es decir, controla la entrada al medio. También define las direcciones físicas y la topología lógica. También se tienen la disciplina de línea, notificaciones de error (pero no corrección), entrega ordenada de frames, y control de flujo opcional.
  • Y la de Logical Link Control (LLC) definida por el estándar IEEE 802.2. Identifica los protocolos de la capa de red y los encapsula con la información de la capa de enlace de datos para construir el frame. También hace el control de flujo y la secuencia de los bits de control.

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¿Qué es MPLS? parte 1

Posted by Luis R. en 2009/06/12

MultiProtocol Label Switching es una tecnología que usa etiquetas para hacer decisiones de reenvío de tráfico. Con la tecnología MPLS, el análisis capa 3 del encabezado de un paquete se hace sólo una vez, en el punto donde el paquete entra al dominio MPLS, y por medio de la inspección de las etiquetas se maneja el posterior direccionamiento dentro de la red de MPLS.

Así obtenemos una mayor velocidad al no tener que procesar el encabezado de IP en cada salto (o router) porque las decisiones de reenvío se toman comparando las etiquetas con el switch fabric (como en un switch) en lugar de con una base de información de ruteo. Reduce el overhead dentro de los routers de núcleo o de core (tamaño adicional en los paquetes de datos que se adiciona para su direccionamiento o encabezados), obtenemos también ingeniería de tráfico (TE), calidad de servicio (QoS), todo tipo de transporte sobre MPLS (Any Transport over MPLS o AToM) y redes privadas virtuales (VPN). Y podemos aplicarlo a cualquier protocolo de la capa de red.

Lee el resto del post en el nuevo blog:

http://ipref.blogspot.com/2009/06/que-es-mpls.html

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Ethernet en la capa de aplicación

Posted by Luis R. en 2008/11/02

El direccionamiento de Ethernet (MAC addressing) es responsabilidad de la capa de enlace de datos. Aquí también se hacen los Frames con datos provenientes de la capa de red, y se preparan para transmitirlos en la LAN.

Direccionamiento Ethernet (addressing)

Ethernet usa el Media Access Control Address (dirección MAC o física) de cada tarjeta de red que se compone de 48 bits o 6 bytes. 

MAC Address

MAC Address

El bit más significativo (extrema izquierda) es de Individual Group (I/G), si es un 0 podemos asumir que es la MAC address de un dispositivo y es parte del encabezado de MAC; si es 1 podemos asumir que es parte de un broadcast o multicast de Ethernet, o un broadcast o dirección funcional de en TR y FDDI.

El siguiente bit es Global/Local (G/L o también U/L universal local ). Cuando es 0, es una dirección globalmente administrada (por ejemplo por la IEEE), cuando es 1 es una dirección localmente gobernada y administrada (como con DECnet).

Estos dos bits forman parte de los primeros 24, los otros 22 se usan como identificador único asignado a la organización (Organizationally Unique Identifier OUI) que le asigna la IEEE a una organización y se supone que es única e irrepetible aunque no hay garantías.

Los 24 bits restantes menos significativos (mitad de extrema derecha) reprensentan la parte localmente administrada (por el fabricante) y es un número único para cada tarjeta; cada fabricante generalmente usa estos números como el número de serie.

Frames de Ethernet

La capa de enlace de datos combina los bits en bytes, y los bytes en frames; un frame es el paquete utilizado en esta capa y se usa para encapsular datos que vienen desde la capa de red para poder entrar a algún medio de transmisión.

Ethernet Frames

Ethernet Frames

La función de las estaciones Ethernet es pasar frames de datos entre sí usando un formato llamado MAC Frame Format, que entre otras cosas nos otorga detección de errores (no corrección) por un método llamado revisión de redundancia cíclica (Cyclic Redundancy Check o CRC).

Para el Frame de Ethernet descrito por el estándar IEEE 802.3 y el Ethernet II tenemos los siguientes campos:

  • Preámbulo (preamble) es un patrón de 1 y 0 que se repite y sirve para sincronizar el reloj a 5MHz al principio de cada Frame.
  • Start Frame Delimiter (SFD)/Synch, el preámbulo es de 7 octetos (bytes) y el SFD es de un byte (1010 1011) dond el último par de 1 permite que el receptor detecte el inicio de los datos.
  • Destination Address (DA) Es un valor de 48 bits que contiene la dirección MAC de destino, lo importante es que el primer bit que se envía aquí es el menos significativo (extremo derecho) es el primero que se transmite. Y cuando un host recibe el frame, lee este campo y determina si va destinado a él para procesarlo, en caso contrario, desecharlo. Este campo puede contener una dirección individual, o de multicast o de broadcast, y cuando es un broadcast, todo el campo está formado por 1s y se envía a todos los hosts, y cuando es multicast se envía sólo a un grupo de nodos similares en la red.
  • Source Address (SA) es una dirección MAC (48 bits) que identifica el origen del frame y al igual que el DA, envía primero el bit menos significativo. Es ilegal que tenga un formato de bradcast o multicast.
  • Longitud o tipo (length or type) 802.3 usa un campo de longitud, pero el Ethernet usa un campo de Tipo para identificar el protocolo de Red que contiene. 802.3 no puede identificar el protocolo que recibió y debe ser usado con un protocolo propietario (IPX por ejemplo) lo que le resta versatilidad.
  • Data es el paquete que se recibió de la capa de red, y su tamaño puede variar entre 64 y 1500 bytes.
  • Frame Check Sequence (FCS) es un campo al final del Frame donde se almacena el CRC.

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Ethernet, Half Duplex y Full Duplex

Posted by Luis R. en 2008/10/25

Primero explicaré que es cada modo de transmisión:

 

  • Half Duplex: transmite y recibe en ambas direcciones, pero sólo ocurre una transmisión a la vez, es decir, no hay comunicación bidireccional simultáneamente, se debe esperar a que se termine de transmitir para poder recibir.
  • Full Duplex: transmite y recibe en ambas direcciones al mismo tiempo.

 

El estándar IEEE 802.3 original define el Ethernet Half Duplex, y Cisco utiliza sólo un par de cables para transmitir y recibir (el cable UTP tiene 4 pares).  También se usa el protocolo CSMA/CD para evitar las colisiones y permitir la retransmisión si se presenta una colisión; es por ello que si conectamos un Hub a un Switch, debemos ponerlo en modo de Half Duplex, para que las estaciones conectadas puedan detectar las colisiones. El ethernet Half Duplex usualmente es del tipo 10BaseT y cuando mucho dará velocidades de 3 o 4Mbps.

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Data Link Layer, el hardware.

Posted by Luis R. en 2008/09/21

En la capa de enlace de datos operan los switches y los bridges, y son hardware de aplicación específica ya que usan procesadores y circuitos que son diseñados únicamente para esta tarea. (application-specific integrated cirtuit), y es lo que permite que los switches alcancen velocidades de proceso de Gigabits con latencias muy bajas.

Menciono brevemente los dispositivos en una entrada previa:

https://ipref.wordpress.com/2008/06/05/dispositivos-de-red-capa-de-enlace-de-datos/

El proceso es el siguiente:

El switch recibe un frame y lee su encabezado, determina su origen y lo pone en su tabla para recordar de que puerto provino; entonces, busca el destino en esa misma tabla y envía el frame hacia el puerto asociado a esa dirección MAC; en caso de desconocer el destino, el frame es enviado a todos los puertos excepto al de origen, y cuando reciba un nuevo frame con esa dirección MAC de origen, sabrá de que puerto proviene, y la agregará a su tabla, por lo que conocerá donde está ubicado ese host. Así van formando su tabla de MAC addresses que ayuda a disminuir el tráfico en la red y a formar un mapa de la misma. Todos los dispositivos que reciben este mensaje están en un dominio de Broadcast, y si tenemos muchos mensajes de broadcast, afectarán el desempeño de la red.

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La Capa de Enlace de Datos

Posted by Luis R. en 2008/09/21

La capa de enlace de datos (data link layer) provee la transmisión física de los datos y se encarga de detectar errores, de la topología de la red y del control de flujo; es decir, se encarga de que los mensajes lleguen a sus destinatarios usando la dirección física (MAC address) y traduce los mensajes de la capa de red en bits que la capa física transmitirá.

Los mensajes son divididos en fragmentos que se llaman marco de datos (data frames) y yo me referiré a ellos por su nombre en inglés, ya que considero que parte de entender una materia es conocer su lenguaje técnico. Cada frame, al igual que las unidades de datos de capas superiores (PDU o packet data unit) contienen un encabezado, al que se le agrega la información del destino y el origen (en direcciones MAC, no IP), pero en este caso, tenemos un elemento de empaquetamiento al final, que sirve para detectar errores y es el Cyclic Redundancy Check (CRC revisión de redundancia cíclica) y que es un número que se calcula a través del valor de los bits contenidos dentro del mensaje; en caso de que al recibir el frame y recalcular el CRC, éste no coincida con el enviado, se notificará para que sea transmitido nuevamente.

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2. tipos de redes: Ethernet

Posted by Luis R. en 2008/06/06

Ethernet y CSMA/CD

En las redes Ethernet, antes de transmitir, la computadora escucha el medio, si el medio está libre envía sus datos. Después que la transmisión fue completada, las computadoras de la red una vez más compiten por encontrar el medio en estado libre, lo cual significa que ninguna tiene prioridad sobre otra.

Las estaciones en CSMA/CD pueden acceder a la red en cualquier momento. Si el medio está ocupado las terminales deben esperar; si está libre transmiten. Una colisión ocurre cuando dos o más estaciones encuentran libre el canal y comienzan a transmitir simultáneamente, destruyendo la información, y deben retransmitir más tarde. En caso de colisión se manda una señal de jam, y se corre un contador aleatorio antes de volver a transmitir, si el contador concluye y la terminal encuentra el canal libre, vuelve a intentar transmitir su información. Como el contador es aleatorio, en caso de que haya varias terminales esperando, la del contador menor entra al medio primero, y la otra lo encuentra ocupado, por lo cual no se da una nueva colisión.

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Network Types (Tipos de Red)

Posted by Luis R. en 2008/06/06

Estándares de LAN

LAN es una red de datos de alta velocidad y pocos errores, que cubre un área geográfica relativamente pequeña de hasta unos cientos de metros. Las redes locales (LAN) conectan estaciones de trabajo, periféricos, terminales y otros dispositivos en un solo edificio u otra área geográficamente limitada, aquí describimos cómo se relacionan las redes locales al modelo de referencia OSI.

Data Link Layer

 

LLC sublayer

Ethernet

IEEE 802.2

MAC sublayer

IEEE 802.3

IEEE 802.3u (fast)

IEEE 802.3z (fast)

IEEE 802.3ab (gigabit)

Token Ring/ IEEE 802.5

FDDI

Physical Layer

 

Physical Layer

Capas OSI                                        Especificación de LAN

 

Los estándares LAN nos especifican cableado y señalización en ambas capas, física y de enlace de datos, del modelo OSI.
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