Trama Enlace de Datos

La capa de enlace de datos prepara los datos encapsulados (generalmente un paquete IPv4 o IPv6) para el transporte a través de los medios locales encapsulándolos con un encabezado y un avance para crear una trama.

1. La Trama

El protocolo de enlace de datos es responsable de las comunicaciones de NIC a NIC dentro de la misma red. Aunque hay muchos protocolos diferentes de capa de enlace de datos que describen las tramas de la capa de enlace de datos, cada tipo de trama tiene tres partes básicas:

• Encabezamiento
• Datos
• Trailer

A diferencia de otros protocolos de encapsulación, la capa de enlace de datos agrega información en forma de un trailer al final de la trama.

Todos los protocolos de capa de enlace de datos encapsulan los datos dentro del campo de datos de la trama. Sin embargo, la estructura de la trama y los campos contenidos en el encabezado y el avance varían según el protocolo.

No existe una estructura de trama única que satisfaga las necesidades de todo el transporte de datos en todos los tipos de medios. Dependiendo del entorno, la cantidad de información de control necesaria en la trama varía para coincidir con los requisitos de control de acceso de los medios y la topología lógica. Por ejemplo, una trama WLAN debe incluir procedimientos para evitar colisiones y, por lo tanto, requiere información de control adicional en comparación con una trama Ethernet.

Como se muestra en la imagen, en un entorno frágil, se necesitan más controles para garantizar la entrega. Los campos de encabezado y trailer son más grandes a medida que se necesita más información de control.

Se necesita un mayor esfuerzo para garantizar la entrega. Esto significa mayores gastos generales y velocidades de transmisión más lentas.

2. Campos de trama

El Framing (trama) divide la secuencia en agrupaciones descifrables, con información de control insertada en el encabezado y el trailer como valores en diferentes campos. Este formato proporciona a las señales físicas una estructura reconocida por los nodos y decodificada en paquetes en el destino.

Los campos de la trama genérico se muestran en la imagen. No todos los protocolos incluyen todos estos campos. Los estándares para un protocolo de enlace de datos específico definen el formato de trama real.

Los campos de trama incluyen lo siguiente:

• Indicadores de inicio y finalización de trama (Start/Stop): se utilizan para identificar los límites inicial y final de la trama.
• Direccionamiento (Addressing): indica los nodos de origen y destino en los medios.
• Tipo (Type): identifica el protocolo de capa 3 en el campo de datos.
• Control: identifica servicios especiales de control de flujo, como la calidad de servicio (QoS). QoS otorga prioridad de reenvío a ciertos tipos de mensajes. Por ejemplo, las tramas de voz sobre IP (VoIP) normalmente reciben prioridad porque son sensibles al retraso.
• Datos (Data): contiene la carga útil de la trama (es decir, el encabezado del paquete, el encabezado del segmento y los datos).
• Detección de errores (Error Detection): se incluye después de los datos para formar el avance.

Los protocolos de capa de enlace de datos agregan un avance al final de cada trama. En un proceso llamado detección de errores, el avance determina si la trama llegó sin error. Coloca un resumen lógico o matemático de los bits que componen la trama en el avance. La capa de enlace de datos agrega detección de errores porque las señales en los medios podrían estar sujetas a interferencia, distorsión o pérdida que cambiaría sustancialmente los valores de bits que representan esas señales.

Un nodo de transmisión crea un resumen lógico del contenido de la trama, conocido como el valor de verificación de redundancia cíclica (CRC). Este valor se coloca en el campo de secuencia de verificación de cuadros (FCS) para representar el contenido de la trama. En el avance de Ethernet, el FCS proporciona un método para que el nodo receptor determine si la trama experimentó errores de transmisión.

3. Direcciones de Capa 2

La capa de enlace de datos proporciona el direccionamiento utilizado en el transporte de una trama a través de un medio local compartido. Las direcciones de dispositivo en esta capa se denominan direcciones físicas. El direccionamiento de la capa de enlace de datos está contenido dentro del encabezado de la trama y especifica el nodo de destino de la trama en la red local. Por lo general, se encuentra al comienzo de la trama, por lo que la NIC puede determinar rápidamente si coincide con su propia dirección de capa 2 antes de aceptar el resto de la trama. El encabezado de la trama también puede contener la dirección de origen de la trama.

A diferencia de las direcciones lógicas de Capa 3, que son jerárquicas, las direcciones físicas no indican en qué red se encuentra el dispositivo. Más bien, la dirección física es exclusiva del dispositivo específico. Un dispositivo seguirá funcionando con la misma dirección física de capa 2, incluso si el dispositivo se mueve a otra red o subred. Por lo tanto, las direcciones de capa 2 solo se usan para conectar dispositivos dentro de los mismos medios compartidos, en la misma red IP.

Las imágenes ilustran la función de las direcciones de Capa 2 y Capa 3. A medida que el paquete IP viaja de host a Router, de Router a Router y finalmente de Router a host, en cada punto a lo largo del camino el paquete IP se encapsula en una nuevo trama de enlace de datos. Cada trama de enlace de datos contiene la dirección de enlace de datos de origen de la NIC que envía la trama y la dirección de enlace de datos de destino de la NIC que recibe la trama.

La dirección de la capa de enlace de datos solo se usa para la entrega local. Las direcciones en esta capa no tienen significado más allá de la red local. Compare esto con la Capa 3, donde las direcciones en el encabezado del paquete se transportan desde el host de origen al host de destino, independientemente del número de saltos de red a lo largo de la ruta.

Si los datos deben pasar a otro segmento de red, es necesario un dispositivo intermediario, como un Router. El Router debe aceptar la trama en función de la dirección física y desencapsular la trama para examinar la dirección jerárquica, que es la dirección IP. Usando la dirección IP, el Router puede determinar la ubicación de red del dispositivo de destino y la mejor ruta para llegar a él. Cuando sabe dónde reenviar el paquete, el Router crea una nueva trama para el paquete y la nueva trama se envía al siguiente segmento de red hacia su destino final.

4. Tramas LAN y WAN

Los protocolos de Ethernet son utilizados por LAN cableadas. Las comunicaciones inalámbricas se incluyen en los protocolos WLAN (IEEE 802.11). Estos protocolos fueron diseñados para redes de acceso múltiple.

Las WAN utilizan tradicionalmente otros tipos de protocolos para diversos tipos de topologías punto a punto, hub-spoke y de malla completa. Algunos de los protocolos WAN comunes a lo largo de los años han incluido:

• Point-to-Point Protocol (PPP)
• High-Level Data Link Control (HDLC)
• Frame Relay
• Asynchronous Transfer Mode (ATM)
• X.25

Estos protocolos de capa 2 ahora están siendo reemplazados en la WAN por Ethernet.

En una red TCP/IP, todos los protocolos de capa 2 de OSI funcionan con IP en la capa 3 de OSI. Sin embargo, el protocolo de capa 2 utilizado depende de la topología lógica y los medios físicos.

Cada protocolo realiza control de acceso a medios para topologías lógicas de Capa 2 especificadas. Esto significa que varios dispositivos de red diferentes pueden actuar como nodos que operan en la capa de enlace de datos al implementar estos protocolos. Estos dispositivos incluyen las NIC en computadoras, así como las interfaces en Routers y switches de capa 2.

El protocolo de capa 2 que se utiliza para una topología de red en particular está determinado por la tecnología utilizada para implementar esa topología. La tecnología utilizada está determinada por el tamaño de la red, en términos de la cantidad de hosts y el alcance geográfico, y los servicios que se proporcionarán a través de la red.

Una LAN generalmente usa una tecnología de alto ancho de banda capaz de soportar grandes cantidades de hosts. El área geográfica relativamente pequeña de una LAN (un solo edificio o un campus de varios edificios) y su alta densidad de usuarios hacen que esta tecnología sea rentable.

Ver también

CCNA 1

Confiabilidad y Control de Flujo

Sin embargo, el uso de una tecnología de alto ancho de banda generalmente no es rentable para las WAN que cubren grandes áreas geográficas (ciudades o ciudades múltiples, por ejemplo). El costo de los enlaces físicos de larga distancia y la tecnología utilizada para transportar las señales a través de esas distancias generalmente resultan en una menor capacidad de ancho de banda.

La diferencia en el ancho de banda normalmente da como resultado el uso de diferentes protocolos para LAN y WAN.

Los protocolos de la capa de enlace de datos incluyen:

• Ethernet
• 802.11 Wireless
• Point-to-Point Protocol (PPP)
• High-Level Data Link Control (HDLC)
• Frame Relay

5. Comprueba tu comprensión: Trama de enlace de datos

1. ¿Qué agrega la capa de enlace de datos a un paquete de capa 3 para crear una trama? (Escoja dos.)

• A. Verifica tu comprensión de las topologías eligiendo la MEJOR respuesta a las siguientes preguntas.
• B. Señaladores
• C. Número de secuencia
• D. Encabezado
• E. Tráiler

2. ¿Cuál es la función del último campo en una trama de capa de enlace de datos?

• A. Para determinar si la trama experimentó errores de transmisión
• B. Identificar servicios especiales de control de flujo, como la calidad de servicio (QoS)
• C. Para identificar los límites inicial y final de la trama
• D. Identifica el protocolo de capa 3 en el campo de datos.

3. ¿Qué enumera los campos de dirección de Capa 2 y Capa 3 en el orden correcto?

• A. dirección NIC de destino, dirección NIC de origen, dirección IP de origen, dirección IP de destino
• B. dirección NIC de origen, dirección NIC de destino, dirección IP de origen, dirección IP de destino
• C. dirección NIC de destino, dirección NIC de origen, dirección IP de destino, dirección IP de origen
• D. dirección NIC de origen, dirección NIC de destino, dirección IP de destino, dirección IP de origen

4. ¿Cuáles de los siguientes son protocolos de capa de enlace de datos? (Elija tres)

• A. 802.11
• B. Ethernet
• C. IP
• D. PPP
• E. UDP

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