Arquitecturas de red: MODELO OSI (Parte 3)

Nivel de Enlace de Datos 

Se encarga del direccionamiento físico: su misión es establecer una línea de comunicación libre de errores que pueda ser utilizada por la capa superior (la de red).

Los bits con los que opera la capa física viajan en bloques de datos denominados tramas, que es la unidad con la que opera esta capa. 

Principalmente este nivel se ocupará de:

- El tratamiento de los errores que se produzcan en la recepción de tramas. 

- Eliminar las tramas erróneas y descartar las duplicadas.

- Solicitar retransmisiones. 

- Adecuar el flujo de datos entre emisores rápidos y receptores más lentos. 

Este nivel se divide a su vez en dos subniveles 

• 1. Subnivel MAC: Método de acceso al medio (Media Acces Control)
  Es el encargado de acceder al medio. El problema del acceso al medio se plantea cuando existe un canal común compartido por distintos usuarios, ya que debemos regular quién utilizará el medio y durante cuánto tiempo.
  
  
  Existen dos tipos de reparto:
  
  - Reparto estático: Se efectúa mediante técnicas de multiplexación de tiempo o frecuencia, de forma que aunque disponemos en un canal físico, existirán diferentes canales lógicos.
  El problema que plantea este sistema es que la comunicación suele ser a ráfagas, con lo cual los canales están inactivos durante mucho tiempo, con el desperdicio que esto supone.
  - Reparto dinámico: Con este tipo de reparto podemos encontrarnos con diferentes métodos de acceso al medio:
   
  a) ALOHA: Las estaciones transmiten cuando lo deseen sin más consideraciones.
  El principal problema que tiene este método es que provoca un alto índice de colisiones.
  b) ALOHA RANURADO: Se crean ranuras temporales, de manera que una estación sólo podrá transmitir una trama dentro de una ranura temporal. Evita más colisiones que el método anterior, pero es insuficiente.
  c) CSMA (Carrier Sense Multiple Access): La estación que desee transmitir escucha previamente el medio antes de comenzar la transmisión. Si el medio está libre, comenzará a transmitir.
  d) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection): Es una mejora del método anterior consistente en la detección de las colisiones tan pronto como se producen. Cuando una estación empieza a transmitir, sigue escuchando el medio, y si se produce una colisión emite una señal para asegurarse de que todas las estaciones detecten la colisión producida.
  e) PASO DE TESTIGO: Este método utiliza una señal a modo de testigo. Dicho testigo se encarga de indicar si el canal está libre y si existe alguna petición pendiente.
  Si el testigo está libre, la estación toma el testigo y comienza a emitir.
  Si a lo largo de la transmisión el testigo indica que existe una petición, la estación emitirá si tienes una prioridad superior a la que se encuentra transmitiendo en estos momentos. Si la prioridad no es superior debe hacer una reserva y esperar a que llegue su turno.
  
  
• 2. Subnivel LLC: Entramado (Logic Link Control)
  
  
  - Entramado
   
  El nivel de enlace toma los datos procedentes de la capa de red y los divide en tramas de datos. El uso de tramas permite entre otras cosas controlar los errores producidos durante la transmisión, ya que éstas vendrán numeradas.
  Para poder limitar el principio y el final de cada trama existen las siguientes alternativas:
  - Conteo de caracteres: Se especifica en el encabezado el número total de caracteres que forman la trama. El problema surge cuando existen errores en la transmisión y sufre alteraciones este valor. 
  - Caracteres de inicio y fin: Se emplean caracteres especiales para marcar el inicio y el fin de la trama, de manera que en caso de pérdida de la sincronización se puede volver a localizar el comienzo de la trama. Los caracteres son DLE (Data Link Escape) STX (Start of TeXt) para el comienzo de la trama, y DLE (Data Link Escape) ETX (End of TeXt) para el final de la misma. 
  - Indicador de inicio y fin: Permite el uso de tramas de bits de longitud arbitraria y emplea una secuencia de bits para delimitar el principio y el fin. El tamaño del limitador puede variar, ya que éste puede tener un número arbitrario de bits.

- Detección de errores


Principalmente podemos distinguir dos técnicas de detección de errores:
- Bit de paridad: Se trata de añadir a los bits que forman el carácter original, un bit extra llamado bit de paridad, que por norma general se añade a la izquierda de dicho carácter. Podemos distinguir dos codificaciones:
a) Código de paridad par: El bit de paridad será “0” si el número total de “1” es par, y un “1” si es impar.
b) Código de paridad impar: El bit de paridad será “0” si el número total de “1” es impar, y un “0” si es par.
- Códigos CRC: Se considera la información a transmitir como un polinomio de grado n (siendo n el número de bits).
Este polinomio es dividido entre otro acordado por el emisor y el receptor que se denomina polinomio generador. El resto de esta división se añade a la información a transmitir. El receptor vuelve a calcular el resto, y si el resultado coincide sabrá que la información es válida.

- Control de flujo


El nivel de enlace de datos soluciona el problema de qué hacer cuando el emisor transmite a mayor velocidad que aquella que puede aceptar el receptor.
Para este problema propone dos soluciones:
- Parada y espera (Stop & Wait): El emisor, después de enviar cada trama se para y espera una señal del receptor para poder enviar la siguiente trama.
- Ventana deslizante: Este método permite enviar varias tramas sin haber recibido el reconocimiento de los anteriores. Para lograr esto se mantiene en memoria una zona que contiene los mensajes que van a ser enviados y los que están pendientes de reconocimiento. Se denomina ventana al máximo número de tramas que en un determinado momento pueden estar pendientes de confirmación.