Fonaments de les Xarxes: Capa Física, Enllaç i Models OSI/TCP

Capa física i mitjans de transmissió

La capa física s'encarrega de realitzar els serveis sol·licitats per la capa d'enllaç de dades. Aquest nivell contempla el maquinari de xarxa, el cablejat físic o la connexió Wi-Fi. També gestiona les especificacions elèctriques, el control de col·lisions i altres funcions de baix nivell. Es considera la capa de xarxa més bàsica, encarregant-se de la transmissió de bits.

Funcions principals

• Establiment i finalització d'una connexió a un medi de comunicació.
• Participació en el procés on els recursos de comunicació són compartits (resolució de contencions i control de flux).
• Conversió entre la representació de dades digitals i els senyals transmesos sobre un canal.

Mitjans de transmissió guiats

Parell trenat

• Consisteix en dos fils de coure aïllats, trenats en forma helicoïdal per reduir la interferència elèctrica.
• L'aplicació principal és el sistema telefònic.
• Es poden utilitzar per a transmissió analògica o digital.
• Tipus més utilitzats: UTP, FTP i STP (sense apantallar i apantallats).

Cable coaxial

• Dos tipus: 50 Ω (transmissió digital, banda base) i 75 Ω (transmissió analògica, banda ampla).
• Format per un nucli de coure, aïllant, malla trenada i coberta protectora.
• Gran amplada de banda i immunitat al soroll.

Fibra òptica

• Filament flexible de vidre o plàstic que transporta feixos de llum.
• Components: mitjà de transmissió, font de llum (LED o làser) i detector (fotodíode).
• Modes:
  • Monomode: Nucli petit, poca dispersió, llarga distància (fins a 3 km).
  • Multimode: Nucli gran, més dispersió, distàncies curtes (fins a 2 km).

Comunicació sense fils

Es basa en la transmissió d'ones electromagnètiques sense necessitat d'un medi físic.

• Ones de ràdio: Cobreixen llargues distàncies i travessen parets.
• Ones infraroges: Per a distàncies curtes (comandaments, ports d'ordinadors).
• Microones: Transmissions terrestres i per satèl·lit (1-10 GHz).

Transmissió de senyals

Existeixen dos modes principals:

1. Banda base: Enviar la informació directament sense modificació (senzill i econòmic).
2. Banda ampla/portadora: Senyals modulats sobre freqüències portadores.

Capa d'enllaç

La trama (frame) és el bloc de dades utilitzat per a la transmissió individual.

Control d'errors

• Paritat: Bit addicional per verificar la integritat.
• Check-sum: Suma aritmètica de les paraules del bloc.
• CRC (Codi de redundància cíclica): Basat en una divisió polinòmica.
• FEC (Forward Error Correction): Permet corregir errors mitjançant redundància.
• ARQ (Automatic Repeat Request): Sol·licita la retransmissió de trames defectuoses.

Control de flux

Estratègies per gestionar la recepció de dades:

• Parada i espera: S'envia una trama i s'espera el reconeixement (ACK).
• Finestra lliscant: Es poden enviar múltiples trames sense esperar confirmació immediata.

Models de referència

Model OSI

1. Física: Mitjà físic i test de bits.
2. Enllaç: Accés, col·lisions i detecció d'errors.
3. Xarxa: Encaminament i rutes.
4. Transport: Connexions i paquets.
5. Sessió: Sincronització i gestió de sessions.
6. Presentació: Representació i conversió de dades.
7. Aplicació: Serveis d'usuari.

Model TCP/IP

1. Aplicació: Processos d'usuari.
2. Transport: TCP (fiable) o UDP (no fiable).
3. Internet (IP): Encaminament de paquets.
4. Accés a xarxes: Interfície amb el medi físic.