Dominando la Capa de Enlace del Modelo OSI: Fundamentos y Funciones Esenciales

El Nivel de Enlace: Fundamentos y Procedimientos

Define los medios y procedimientos para el establecimiento, mantenimiento y liberación de los circuitos para comunicación directa.

Modos de Conexión en el Nivel de Enlace

• Conexión Fiable (libre de errores): Detecta y corrige los errores del nivel físico. Trocea los datos de entrada en tramas de datos, las transmite secuencialmente y procesa las tramas reconocidas.
• Sin Conexión:
  • No fiable: Transmisión de tramas independientes de origen y destino sin confirmar su llegada.
  • Fiable: Transmisión de tramas independientes de origen y destino con confirmación de llegada.
• Orientado a la Conexión:
  • Transmisión en 3 fases: Establecimiento de conexión, transmisión y liberación de conexión.
  • Fiable con confirmaciones.

Subcapas del Nivel de Enlace

• LLC (Logical Link Control): Control del entramado, control de errores y de flujo de datos, y gestión del enlace.
• MAC (Media Access Control): Gestión de acceso al medio, determina quién transmite en cada momento cuando varias estaciones comparten el medio de transmisión.

Funciones del Nivel de Enlace

Elaboración de Tramas (Entramado)

El nivel físico transmite una secuencia de bits en bruto. La capa de enlace divide esta secuencia en bloques llamados tramas, a partir de los cuales se simplifica la detección de errores y el reenvío de datos.

La Trama: Unidad de Datos del Nivel de Enlace

La trama es la unidad de datos del nivel de enlace y está formada por los datos entregados por el nivel de red, más información de control.

• Tipo: Indica si la trama es de datos, de confirmación positiva o negativa.
• Secuencia: En una trama de datos, es el número de secuencia de la misma.
• Confirmación: Indica el número de secuencia de la trama a confirmar o recibir.

Delimitación de Tramas

Los datos del nivel superior solo se envían en tramas de datos. Las tramas pueden ser de tamaño fijo o variable. Si son de tamaño fijo, no hay necesidad de delimitar sus fronteras; para las de tamaño variable, es imprescindible aplicar técnicas de señalización:

• Síncronas: Se temporiza el envío de tramas. Es una técnica compleja de implementar.
• Asíncronas:
  • Cuenta de caracteres: Agrega un campo en la cabecera de la trama para especificar el número de dígitos binarios o caracteres de la trama. Un error que afecte a este campo puede hacer que se pierda la sincronización a partir de ese punto.
  • Caracteres de inicio y fin (Flags): Es lo más habitual definir el principio y el final de cada trama añadiendo un flag (bandera) de 8 bits, por delante y por detrás. Si el carácter o secuencia de bits correspondiente al flag aparecen como parte de los datos, se producirá un error de transmisión.
    • Relleno de bits (Bit Stuffing): El flag es la secuencia de bits 01111110. Si aparecen cinco unos seguidos en los datos, se añade un cero de relleno para evitar que se confunda con el flag.
    • Relleno de caracteres (Character Stuffing): Se utilizan caracteres de control específicos como DLE STX (Data Link Escape, Start of Text) para el inicio y DLE ETX (Data Link Escape, End of Text) para el fin. Si estos caracteres aparecen en los datos, se les precede con un DLE adicional.
  • Violaciones de codificación de capa física: Para representar marcas de inicio y fin de trama, se usan valores prohibidos según el tipo de codificación física (ej., en codificación Manchester, se pueden usar transiciones que no son válidas para datos).

Direccionamiento a Nivel de Enlace (Direcciones MAC)

En redes LAN, es necesario identificar cada unidad física con una dirección única, conocida como dirección MAC (Media Access Control). Los tres primeros octetos (pares hexadecimales) de la dirección MAC constituyen el OUI (Organizationally Unique Identifier), que identifica al fabricante del dispositivo.

Tipos de Direcciones MAC

• Unicast: Dirigida a un único equipo específico en la red.
• Broadcast: Dirigida a todos los equipos en el segmento de red. La dirección de broadcast es FF:FF:FF:FF:FF:FF.
• Multicast: Dirigida a un grupo específico de equipos. Las direcciones multicast MAC comienzan con 01-00-5E, seguidos de tres octetos derivados de la dirección IP multicast.

Para visualizar la dirección MAC de un dispositivo, se pueden usar comandos como ipconfig /all (en sistemas Windows) o ifconfig -a (en sistemas Linux/Unix).