Capa Enlace de Datos

Nivel 2 ISO

La capa enlace de datos es el nivel dos en el sistema ISO, esta capa se encarga de intercambiar marcos entre dos o más máquinas, esta justo por encima de la capa Física. Y por debajo del Nivel 3 o acceso a red (aquí es donde se encuentra la IP).

Pequeña introducción a la capa física

No tengo pensado de momento crear un artículo de la capa física, por ello introduciré aquí. La capa física es el medio por donde se propagan los bits, un bit es 5v o 0v, o -3v y 9v, o una frecuencia y otra, o luz y ausencia de luz…

Si los bits circulan por un cable, serán un voltaje (es algo más complejo que esto), si lo hacen por fibra óptica serán luz encendida o apagada y si lo hacen por el aire como un WiFi pues cambios en la frecuencia.

La capa física solo intercambia estados físicos de dos formas uno es un 0 y otro un 1, así de fácil.

¿Qué ofrece la capa enlace de datos?

Si la capa 1 manda simplemente ceros y unos, la capa dos se encarga que estos se manden correctamente, los bits pueden corromperse por ejemplo por interferencias electromagnéticas o el ruido térmico. La capa enlace datos se asegura que esto pase lo menos posible.

Detectar errores

Lo primero es saber cómo detecta errores, hay varios métodos, comenzaremos con el más sencillo, contar el numero de 0 y unos y decir si es par o impar.

Imaginemos la siguiente secuencia:

0101101 el numero de unos es 4 par, ponemos un 0 -> 01011010
1101101 el numero de unos es 5 impar, ponemos un 1 -> 11011011

Si uno de los bits cambia, saltaría un error, tienen que cambiar dos para que no detectemos el problema.

Por supuesto hay algoritmos más complejos para detectar errores como la suma de comprobación o la distancia Hamming

Crear Tramas

De un paquete IP la capa 2 lo convierte en una trama (frame) y esto lo pasa a bits y un conjunto de bits es un frame y varios frames hacen un paquete.

La capa 3 se encarga de mandar de un ordenador origen a uno destino definido con su IP, pero para llegar pasa por muchas máquinas intermedias, del PC al router, de aquí por PPP a la compañía, en la compañía pasa por diferentes routers y firewalls, cambia de compañía diversos routers y firewalls, entra en el datacenter de destino y de ahí a la máquina que muestra la web. Pues entre cada dos de esas máquinas intercambian frames.

Los frames es un conjunto de bits con esta información, quien envía y esto es un número muy largo llamado MAC, a quien se lo envío MAC de quien recibe, datos, comprobación y lo que se llama el preámbulo que es para saber la posición de ese frame.

Frame o trama de capa 2
Frame o trama de capa 2

Colisiones

Tanto en WiFi como en Ethernet (en este más difícil de ver) es multidifusión, esto quiere decir, que todos los dispositivos pueden hablar a la vez a diferencia del punto a punto, (entre el router y el acceso a internet es por PPP).

Al intentar hablar varios a la vez puede ocurrir lo que se llama colisión, que al hablar dos a la vez no se escuche a ninguno. Evitar las colisiones también es parte de la capa 2, para ello hay protocolos como el Aloha o el árbol adaptable que tratan de evitar usando la estadística las colisiones.

Switchs

Como he comentado, podemos juntar todos los cables de ethernet de todos los dispositivos y empalmarlos a lo bruto y funcionaría, a parte de las pérdidas y errores por el empalme habría muchas colisiones.

HUB Ethernet
HUB Ethernet

Cuando ponemos un swich con varias máquinas y enviamos un frame, este lo envía por todos los puertos menos por el que le llegó una vez que sabe donde esta por la respuesta, lo guarda y ya solo manda a esa dirección por ahí. De tal forma que evita las colisiones.

Resumiendo

La capa de enlace de datos, se encarga de enlazar paquetes a bits, evitar errores y corregirlos, asegurar que no haya colisiones, enlaza entre dos máquinas unidas de forma directa, a diferencia de la capa red (nivel3) que comunica una máquina origen con otra destino y se olvida de lo demás. Un ejemplo de esto sería mandar un paquete a Tokio, yo pongo en el paquete la dirección de Japón y Correos lo lleva, de la oficina de correos de mi ciudad a Madrid es un enlace de datos de la furgoneta que lo lleva, de Madrid a Tokio es un enlace de datos en Avión, de Tokio a la calle donde vaya es un enlace de datos del cartero Japonés. Cada uno de ellos deben asegurar que el paquete llega a salvo.

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Introducción a la capa enlace de datos.
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