Capa de Enlace de Datos: Propósito y Protocolos

Explicamos la capa de enlace de datos del modelo OSI (Capa 2) así como sus características, propósito y protocolos.

1. Qué es la Capa Enlace de Datos

La capa de enlace de datos del modelo OSI (Capa 2), como se muestra en la imagen, prepara los datos de red para la red física. La capa de enlace de datos es responsable de las comunicaciones de la tarjeta de interfaz de red (NIC) con la tarjeta de interfaz de red. La capa de enlace de datos hace lo siguiente:

• Permite que las capas superiores accedan a los medios. El protocolo de capa superior desconoce por completo el tipo de medio que se utiliza para reenviar los datos.
• Acepta datos, generalmente paquetes de Capa 3 (es decir, IPv4 o IPv6), y los encapsula en tramas de Capa 2.
• Controla cómo se colocan y reciben los datos en los medios.
• Intercambia tramas entre puntos finales a través de los medios de red.
• Recibe datos encapsulados, generalmente paquetes de Capa 3, y los dirige al protocolo de capa superior adecuado.
• Realiza la detección de errores y rechaza cualquier trama corrupta.

En las redes de computadoras, un nodo es un dispositivo que puede recibir, crear, almacenar o reenviar datos a lo largo de una ruta de comunicación. Un nodo puede ser un dispositivo final, como una computadora portátil o un teléfono móvil, o un dispositivo intermediario, como un Switch Ethernet.

Sin la capa de enlace de datos, los protocolos de la capa de red, como IP, tendrían que tomar medidas para conectarse a cada tipo de medio que pudiera existir a lo largo de una ruta de entrega. Además, cada vez que se desarrolla una nueva tecnología de red o medio IP, tendría que adaptarse.

La imagen muestra un ejemplo de cómo la capa de enlace de datos agrega información de NIC de origen y destino de capa 2 a un paquete de capa 3. Luego convertiría esta información a un formato compatible con la capa física (es decir, la Capa 1).

2. Subcapas de Enlace de Datos

Los estándares IEEE 802 LAN/MAN son específicos para LAN Ethernet, LAN inalámbrica (WLAN), redes inalámbricas de área personal (WPAN) y otros tipos de redes de área local y metropolitana. La capa de enlace de datos IEEE 802 LAN/MAN consta de las siguientes dos subcapas:

• Control de Enlace Lógico (LLC): se comunica con la capa de red, coloca en la trama información que identifica qué protocolo de capa de red se utiliza para la trama. Esta información permite que varios protocolos de la Capa 3, tales como IPv4 e IPv6, utilicen la misma interfaz de red y los mismos medios.
• Control de Acceso al Medio (MAC): define los procesos de acceso al medio que realiza el hardware. Proporciona direccionamiento de la capa de enlace de datos y acceso a varias tecnologías de red.

La subcapa LLC toma los datos del protocolo de red, que generalmente es un paquete IPv4 o IPv6, y agrega información de control de Capa 2 para ayudar a entregar el paquete al nodo de destino. 

La subcapa MAC controla la NIC y otro hardware responsable de enviar y recibir datos en el medio LAN/MAN con cable o inalámbrico.

La subcapa MAC proporciona encapsulación de datos:

• Delimitación del marco: El proceso de encuadre ofrece delimitadores importantes para identificar los campos dentro de un marco. Estos bits delimitadores proporcionan sincronización entre los nodos de transmisión y recepción.
• Direccionamiento: proporciona direccionamiento de origen y destino para transportar la trama de capa 2 entre dispositivos en el mismo medio compartido.
• Detección de errores: incluye un avance utilizado para detectar errores de transmisión.

La subcapa MAC también proporciona control de acceso a medios, permitiendo que múltiples dispositivos se comuniquen a través de un medio compartido (semidúplex). Las comunicaciones full-duplex no requieren control de acceso.

3. Proporcionar acceso a los medios

Cada entorno de red que encuentran los paquetes cuando viajan de un host local a un host remoto puede tener características diferentes. Por ejemplo, una LAN Ethernet generalmente consta de muchos hosts que compiten por el acceso en el medio de red. La subcapa MAC resuelve esto. Con los enlaces seriales, el método de acceso solo puede consistir en una conexión directa entre solo dos dispositivos, generalmente dos Routers. Por lo tanto, no requieren las técnicas empleadas por la subcapa MAC IEEE 802.

Las interfaces del Router encapsulan el paquete en la trama apropiada. Se utiliza un método de control de acceso a medios adecuado para acceder a cada enlace. En cualquier intercambio de paquetes de capa de red, puede haber numerosas capas de enlace de datos y transiciones de medios.

En cada salto a lo largo del camino, un Router realiza las siguientes funciones de Capa 2:

• Acepta una trama de un medio
• Desencapsula la trama
• Vuelve a encapsular el paquete en una nueva trama
• Reenvía la nuevo trama apropiado para el medio de ese segmento de la red física

El Router de la imagen tiene una interfaz Ethernet para conectarse a la LAN y una interfaz en serie para conectarse a la WAN. A medida que el Router procesa las tramas, utilizará servicios de capa de enlace de datos para recibir la trama de un medio, desencapsularla en la PDU de capa 3, volver a encapsular la PDU en una nueva trama y colocar la trama en el medio del siguiente enlace de la red.

4. Estándares de la capa de enlace de datos

Finalmente veremos algunos estándares que rigen en la capa 2. A diferencia de los protocolos de las capas superiores del conjunto TCP/IP, los protocolos de capa de enlace de datos generalmente no están definidos por la petición de comentarios (RFC).

Organismo de estandarización	Estándares de red
IEEE	• 802.2: Control de enlace lógico (LLC) • 802.3: Ethernet • 802.4: Token bus • 802.5: paso de tokens • 802.11: LAN inalámbrica (WLAN) y malla (certificación Wi-Fi) • 802.15: Bluetooth • 802.16: WiMax
ITU-T	• G.992: ADSL • G.8100 – G.8199: aspectos de MPLS de transporte • Q.921: ISDN • Q.922: Frame Relay
ISO	• Control de enlace de datos de alto nivel (HDLC) • ISO 9314: Control de acceso al medio (MAC) de la FDDI
ANSI	• X3T9.5 y X3T12: Interfaz de datos distribuida por fibra (FDDI)

5. Comprueba tu Comprensión: Propósito de la Capa de Enlace de Datos

Verifica tu comprensión de la capa de enlace de datos eligiendo la MEJOR respuesta a las siguientes preguntas.

1. ¿Cuál es otro nombre para la capa de enlace de datos OSI?

• A. Capa 1
• B. Capa 2
• C. Capa 3
• D. Capa 6

2. ¿La capa de enlace de datos IEEE 802 LAN/MAN consta de dos subcapas? (Escoja dos.)

• A. protocolo de control de red
• B. control de enlace lógico
• C. Control de acceso a medios
• D. Protocolo de control de enlace

3. ¿Cuál es la responsabilidad de la subcapa MAC?

• A. Agrega direcciones de capa 3 a la trama
• B. Se comunica con la capa de red (Capa 3)
• C. Proporciona el método para obtener el fotograma dentro y fuera de los medios
• D. Transmite los bits en los medios

4. ¿Qué función de capa 2 realiza un router? (Escoja tres.)

• A. Aceptan una trama proveniente de un medio.
• B. Desencapsulan la trama.
• C. Hace referencia a su tabla de enrutamiento de capa 3 para una red de destino coincidente
• D. Vuelven a encapsular el paquete en una trama nueva.

5. ¿El método de control de acceso a los medios utilizado depende de qué dos criterios?

• A. Protocolo IP de capa 3
• B. Uso compartido de multimedia
• C. Topología
• D. Protocolo de la capa de transporte
• E. Tipo de datos

6. ¿Qué organización define estándares para la capa de acceso a la red (es decir, las capas físicas y de enlace de datos OSI)?

• A. Cisco
• B. IANA
• C. IEEE
• D. IETF

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